基于遥感影像和实地调查方法的青藏高原局地尺度多年冻土分布制图研究

局地尺度的多年冻土分布图对于寒区工程的实施与维护、寒区水文、生态等相关研究的开展具有重要的指导意义，但国内目前已有的成果仅集中于宏观尺度多年冻土分布的概念性制图。本项目尝试以大通河源为案例，采用实地调查与高分辨率遥感影像相结合的方法绘制青藏高原局地尺度的多年冻土分布图和年平均地温分布图。通过钻孔勘探、地表景观野外调查等实地调查方法建立流域尺度的多年冻土-地表景观指示特征关系模型，确定指示多年冻土发育的地表景观特征；以高分辨率遥感影像为基础，绘制流域多年冻土分布图。以年均地温为因变量，建立流域尺度的年均地温-局地因素关系模型，确定影响该流域年均地温的主要局地因素；以高分辨率遥感数据、数字高程模型数据、GIS技术为基础等获取地温模型参数，绘制流域尺度年平均地温分布图。该项目的实施有助于丰富和完善国内多年冻土分布制图的基础理论和研究方法，其研究成果也可以服务于与多年冻土相关的其他各项研究。

本项目选取位于青藏高原祁连山区东部的大通河源为研究区域，此区域代表了青藏高原山地冻土的一类典型发育区：冰缘作用形成的“U”型宽谷在整个区域中所占面积比例很大，地形起伏平缓，局地因素，诸如植被、岩性、表层土壤水分等在多年冻土发育与分布中发挥重要作用。基于大量的野外实地调查和室内分析，发现植被和表层土壤水分是影响多年冻土空间分布的主要局地因素。由此，以植被和表层土壤水分指标为基础将大通河源植被覆盖区地表景观划分为高寒沼泽化草甸和高寒草甸2类。以实测多年冻土年均地温为因变量，以高程、地形（坡度、坡向）等为自变量建立了不同地表植被景观条件下多年冻土分布的经验-统计模型。主要研究成果如下：1）实测数据表明，沼泽化草甸中多年冻土年均地温值变化于-2.8ºC~0.46ºC，高寒草甸中对应的值变化于-0.6ºC~2.5ºC。稳定性分类结果表明，过渡型多年冻土（-1.5ºC <=年均地温<-0.5ºC）为沼泽化草甸下覆多年冻土的主要类型，而不稳定型多年冻土（-0.5ºC <=年均地温<0.5ºC）为高寒草甸下覆多年冻土的主要类型；2）多年冻土分布下界为3620m（沼泽化草甸）和3710m（高寒草甸）；3）根据多年冻土与气候、生态系统之间的关系，源区多年冻土属于“气候驱动、生态系统保护型”，植被、表层土壤水分等生态要素在多年冻土响应外界气候变化的过程中可以发挥保护和延缓作用；4）基于经验-统计模型的模拟结果表明，亚稳定型多年冻土（-3.0ºC <=年均地温<-1.5ºC）和过渡型多年冻土是沼泽化草甸中多年冻土的主要类型，其面积比例分别为51%和42%，不稳定型多年冻土所占面积比例为6%。在高寒草甸地表覆盖条件下，不稳定型多年冻土和季节冻土（年均地温>0.5ºC）是多年冻土的主要类型，其面积比例分别为37%和38%，过渡型多年冻土的面积比例为6%，亚稳定型多年冻土的面积比例为19%。因此，沼泽化草甸中多年冻土比高寒草甸中的多年冻土具有更强的稳定性。