青藏高原多年冻土空间分布动态变化研究

The study on the spatial dynamics of permafrost is one of the most important topics in Geocryology. Recent researches indicated that permafrost has suffered significant degradation on the Qinghai-Tibet Plateau (QTP). The previous researching results on spatial dynamics of permafrost on the QTP could not satisfy the need of regional ecological conservation and increasing engineering construction on the plateau. This study aims to remapping the spatial distribution of permafrost on the QTP based on analyzing the long-term observations of permafrost for the established permafrost monitoring network and data about permafrost distribution in typical regions, combining in-situ field investigations with interpretation of remote sensing products, and selecting proper classification systems for permafrost on the QTP. It is also proposed to improve and develop a process-based empirical statistical model to simulate the spatial dynamics of permafrost on the QTP and to project the response of permafrost to different climatic change scenarios in the future. The research results will be counted on to providing scientific basis for regional natural conservation and design and maintenance of linear engineering on the QTP. In addition, the study also suggest to investigate the relationship between the variation of gravity field and the permafrost dynamics on the QTP by means of dealing with the （The Gravity Recovery and Climate Experiment）GRACE satellite data, which is a hot topic in recent permafrost researches in Siberia.

多年冻土空间分布动态变化研究一直是普通冻土研究领域的重要研究课题。研究表明，近年来青藏高原多年冻土已经发生了显著的变化，已有的高原多年冻土空间分布结果已经无法满足高原生态环境保护与寒区工程建设的需要。本研究拟充分利用青藏高原多年冻土监测网络的长期监测数据和区域分布调查资料，结合卫星遥感和实地野外调查，遴选适合青藏高原多年冻土分类特征的指标体系，进行多年冻土空间分布制图；将经验统计模型和物理数值模型相结合，模拟多年冻土空间分布的动态变化，利用野外调查获取的典型区多年冻土空间分布结果验证模拟结果，完善和发展适合青藏高原多年冻土空间分布变化的动态模型，并模拟预测其对不同气候变化情景的响应，为青藏高原的区域环境保护和重大工程的设计和维护提供科学的参考依据。此外，结合冻土研究的前沿，利用近来发展迅速的卫星重力资料探索性地研究青藏高原地球重力场变化与多年冻土变化的关系。

青藏高原是地球上中低纬度多年冻土分布面积最大的地区。研究高原多年冻土空间分布的动态变化对高原生态环境保护与寒区工程建设具有十分重要的科学意义。.本研究以已有的气象观测资料、活动层和多年冻土水热监测资料为基础，进行了高原地面温度参数的遥感数据产品和再分析资料在青藏高原的适用性研究，同时也进行了高原总辐射的空间动态变化分析和土壤空间分布的制图研究，并通过在高原典型区的多年冻土野外调查和模型模拟，评估了气候变暖背景下青藏高原冻融环境和多年冻土空间分布的动态变化。课题取得的主要成果如下：.1. 基于地面观测资料，验证了MODIS地面温度数据和ERA再分析地面温度数据在青藏高原多年冻土区的适用性。结果表明：MODIS LST与TM、ETM+反演的地面温度一致性较好。同时，ERA-Interim 再分析地面温度资料对观测站点相对稀少且空间分布不均匀的高原多年冻土区具有较好的适用性。两者均可以作为地面温度的有效代用资料。.2. 结合高原及其毗邻地区气象站的观测资料估算了地表能量交换过程中总辐射因子的空间动态变化特征，并阐述了影响青藏高原总辐射空间分布的主要因子。通过分析野外土壤调查数据，运用决策树方法建立了青藏高原典型多年冻土区的土壤-环境推理模型，明确了高原多年冻土区影响土壤发育的主控因子，并进行了青藏高原多年冻土区的数字土壤制图研究。.3. 青藏高原东北边缘的马衔山岛状多年冻土区数值模拟结果表明，地表有机质层和后层地下冰的存在对多年冻土的动态变化具有重要的影响。一维冻土热传导模型模拟结果显示剔除有机质层和厚层地下冰的影响，该地区多年冻土活动层厚度将超过2米。多年冻土在0.02 ℃/a（B1）的情景下可以存在63年，在0.03 ℃/a（A1B）情景下可以存在52年。即马衔山多年冻土在未来50年内将持续存在。.本项目的实施积累了青藏高原气象、植被、土壤、多年冻土空间分布等大量数据，为客观评估高原生态环境动态演变提供了科学基础。在本项目资助下，共发表论文28篇，其中SCI论文18篇。