研究表明气候持续转暖加速黄河源冻土退化

2010-11-11 09:11 来源: 科学时报
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  中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员金会军通过对黄河源区冻土研究发现,从20世纪80年代以来,黄河源区气温以每年0.02℃的增温率持续上升,加之人类经济活动日益增强,导致冻土呈区域性加速退化。多年冻土下界普遍升高了 50~80米,最大季节冻深平均减少了0.12米。冻土退化总体趋势是由大片状分布逐渐变为岛状、斑状分布,多年冻土层变薄,冻土面积缩小,融区范围扩大。部分多年冻土岛完全消失变为季节冻土。从而导致黄河源区冻土退化加速,生态环境恶化加剧。

  据金会军介绍,黄河源区是大片连续多年冻土和岛状多年冻土以及季节冻土并存的地区。近数十年来,受全球气候变暖和日趋频繁的人类经济活动的影响,源区主河道断流、水土流失、草地生态系统持续退化、土地沙化及荒漠化日趋严重。引起该区环境变化既有自然原因,如气候变暖,冻土呈区域性退化及鼠虫害等;亦有人为因素,主要是人类经济活动对水资源、土壤、植被和生物资源等不合理利用,如过牧、滥采等。其中,冻土退化是促使黄河源区草地退化和生态环境变化进程加快的重要原因,起到“加速器”的作用。

  金会军研究发现,近几十年来,黄河源区内气候变暖,人类经济活动加剧,致使源区内地下水位持续下降、水资源不断减少;草场退化和地表荒漠化迅速扩展,地表植被覆盖度减小;导致融化层内地温增温速率快,蒸发量增大。在这种生态环境下,土层升温又进一步加速冻土退化。近年来,源区冻土退化的迹象越来越明显。多年冻土退化在平面上表现为其分布面积缩小,季节冻土和融区面积扩大。例如,20世纪70 年代以前,黄河沿(玛多县城原址)和玛多县城(现址)均为多年冻土地段。经反复勘察证实,在20世纪90年代以后均变为季节冻土段。

  目前,玛多县城附近多年冻土分布界线已向西扩延约15公里远,县城北山前多年冻土下界目前在海拔4350米以上;黄河沿处多年冻土界线亦向北推移2公里。另外,在源区东部多处发现垂向上不衔接的埋藏多年冻土层,其埋藏深度亦在逐年加深,中间的融化夹层逐渐增厚。

  研究人员根据钻孔等资料发现,目前冻土下界较20世纪80年代前普遍上升50~80米。例如青康公路沿线的野牛沟段,冻土下界由海拔4320米上升至目前的海拔4370米;而在该县城北的山坡上,冻土下界由海拔4270米上升至目前的海拔4350米以上。

  20世纪80年代期间平均最大季节冻深2.35米,而90年代期间其平均值为2.23米,冻结深度减少了0.12米。

  发育在原冻土下界附近的多年生冻胀丘,目前已消融坍塌。而在相对较高部位又发育新生冻胀丘。在缓坡上部沼泽湿地向高处位移,热融滑塌陡坎有明显溯源侵蚀现象。源区内多年冻土退化的总体趋势是由大片连续状分布逐渐变为岛状、斑状,冻土层变薄,面积缩小,部分斑状冻土消融为季节冻土。

  金会军说,黄河源区冻土退化的原因是多方面的,但气温升高是基础性因素。从上世纪50年代以来,源区的年平均气温变化表明,年平均气温总体呈变暖趋势。进入20世纪80年代中后期,年平均气温上升0.02℃,非常显著。特别是1998年,平均气温达到-2.6℃,偏高1.4℃,是近50多年来平均气温最高的一年。而上纪90年代平均气温分别较60年代、70年代和80年代偏高0.6℃、 0.7℃和0.4℃。21世纪前5年气温平均值仍高于60年代的0.8℃。地表温度随之亦明显升高,1960年~2000年期间升高约0.9℃,增温率为每年0.023℃。此外,气温变化还存在明显季节性差异,表现在冬季变暖趋势最明显,夏、秋季次之。20世纪80年代的升温主要出现在秋、冬两季,进入 90年代以后,秋、冬两季升温趋缓,而春、夏两季增温加剧。

  总之,近30年来源区年平均气温增幅达0.6℃~0.7℃,表现为全年温度均升高,但各季节对变暖的贡献有明显的差异,其中升温贡献最大的是冬季为0.9℃,其次是秋季为0.8℃,春季和夏季分别为0.3℃和0.4℃,是引起区域冻土退化加快的根本原因。

  金会军指出,黄河源区特有的地理位置和地形、地貌、水文条件及干寒的气候决定了本区为季节冻土,及岛状和大片连续多年冻土并存的分布格局。大部分地段多年冻土层温度较高、厚度较薄,属不稳定和极不稳定型多年冻土。从20世纪80年代以来,源区气温以每年0.02℃的增温率持续上升;加之人类经济活动的增强,导致冻土呈区域性退化状态,尤其是东部和环湖区冻土退化速度比西部更明显。总之,气候持续转暖是造成黄河源区多年冻土区域性退化的根本原因。

  金会军说,黄河源区多年冻土加速退化使赋存于高寒草地和维系高寒草地生长发育的多年冻土上部的冻结层上水水位持续下降,从而引发和加剧了高寒草地的退化、沙漠化、盐渍化以及水环境变异。他指出,保护黄河源区多年冻土已刻不容缓,如何防止多年冻土退化,维持黄河源区生态系统平衡,促使黄河源出水量和水质保持可持续发展的较高水平,希望引起有关部门的高度重视,切实保护好黄河源区的生态环境。