我们利用数值模拟方法研究季节变暖和温湿变化对青藏高原冻土热响应的系列工作

背景是青藏高原在近几十年有明显的气候变化,气温在升高,降水在2000年后也有较大增加。而气温的升高具有季节性,冷季的升温比暖季更大。而青藏高原土壤里有大量的冻土存在,这些气候要素的变化影响到了下伏冻土的热状况。所谓冻土是土壤里有冰,冰融化变成水就流出来,青藏高原三江源是重要河流的源头(长江、黄河、澜沧江)。同时冻土的变化也会反馈到气候,冻土融化也可能释放出有机碳等温室气体。

因此,我们针对的科学问题便很有意思,a 冬季和夏季气温升高如何改变冻土热状况?b 从定量角度,冬季气温升高对冻土热指标的贡献是多少?c 在气温、降水同时变化的情况下,升温和增温对冻土热状况的影响分别是多少。

我们团队利用一个改进的陆面过程模型Noah进行了数值模拟,采用的手段是情景分析,即固定一些气候变量,而让其他气候变量自然变化,通过情景之间的相互对比,可以定性和定量地得到冬季升温、降水增多对冻土热响应的影响,以及分离变量之间的贡献。这种基于数值模型的贡献分离方法比传统基于经验和统计的方法更为可靠。

得到的结论也证实与更新了大家的一些已有认识:a 降水增多在干旱区具有抑制冻土热退化的效果,而在湿润区影响不大;夏季降雨在土壤浅层和深层有相反的影响;b 冬季升温从单位升温带来的热效应来讲小于夏季升温,但冬季升温具有更大的升高幅度,所以总体讲冬季升温对冻土的热影响比夏季升温的影响更大;c 三江源是高原上多年冻土最脆弱的地区之一,值得注意。

在过去三年内我们完成了这些工作,在本领域最重要的专业期刊上发表了这些发现。工作的主要完成者博士生张国飞毕业后去了兰州大学工作,后续工作国飞和我的团队仍然会跟进,但仍然有更多问题值得更多同行深入,比如其他气候变量的影响有多大,冻土变化是否存在阈值。

相关论文附下,链接是连接到我们研究小组的官网,那里可以找到论文的下载。

  1. Zhang G, Nan Z*, Yin Z, Zhao L. Isolating the contributions of seasonal climate warming to  permafrost thermal responses over the Qinghai‐Tibet Plateau. Journal of Geophysical  Research: Atmospheres. 2021, 126(21): e2021J-e35218J. doi:10.1029/2021JD035218. (链接)
  2. Zhang G, Nan Z*, Zhao L, Liang Y, Cheng G. Qinghai-Tibet Plateau wetting reduces  permafrost thermal responses to climate warming. Earth and Planetary Science Letters.  2021, 562: 116858. doi:10.1016/j.epsl.2021.116858. (链接)
  3. Zhang G, Nan Z*, Wu X, Ji H, Zhao S. The role of winter warming in permafrost change  over the Qinghai-Tibet Plateau. Geophysical Research Letters. 2019, 46(20):  11261-11269. doi:10.1029/2019GL084292. (链接)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s