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摘要：利用1961~2016年青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)11個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)的凍土觀測(cè)資料，采用累積距平、滑動(dòng)t檢驗(yàn)等方法，分析了青海東部農(nóng)業(yè)區(qū)季節(jié)性最大凍土深度的時(shí)空分布特征及變化規(guī)律。結(jié)果表明：東部農(nóng)業(yè)區(qū)整體凍結(jié)開始時(shí)間呈逐年推遲趨勢(shì)，完全解凍時(shí)間呈逐年提前趨勢(shì)，平均凍結(jié)持續(xù)時(shí)間呈逐年縮短趨勢(shì)；最大凍土深度年際變化在90年代前后由減小趨勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲩L(zhǎng)趨勢(shì)，在1986年出現(xiàn)了突變；化隆站最大凍土深度多年平均值最高為72.15cm，尖扎站最低為28.32cm。

關(guān)鍵詞：最大凍土深度；東部農(nóng)業(yè)區(qū)；時(shí)空分布；變化規(guī)律

引言

凍土是指含有水分的土壤因地表溫度下降到0℃或以下時(shí)呈現(xiàn)凍結(jié)的狀態(tài)[1]。一般可分為短時(shí)凍土、季節(jié)凍土和多年凍土三類。凍土的形成和發(fā)展與氣候因素息息相關(guān)，氣候變化會(huì)引起凍土的變化，同時(shí)凍土也會(huì)對(duì)氣候變化產(chǎn)生影響。陳博等[2]指出，在全球變化背景下，中國(guó)地區(qū)的凍土主要表現(xiàn)為最大凍土深度減小，凍結(jié)時(shí)間推遲，融化時(shí)間提前，凍結(jié)持續(xù)日縮短的趨勢(shì)。劉小寧等[3]指出，我國(guó)最大凍土深度20世紀(jì)80年代以來開始減小，90年代顯著減小。楊小利等[4]利用西北地區(qū)的凍土觀測(cè)資料，得出1980’s是西北地區(qū)凍結(jié)深度變淺的一個(gè)分界點(diǎn)。李林等[5]得出氣候變暖是造成青海季節(jié)凍土退化的主要原因。凍土的凍結(jié)與消融活動(dòng)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、公路和鐵路建設(shè)、建筑業(yè)等有著重要的影響[6-9]。青海地處青藏高原東北部，是我國(guó)凍土的主要分布區(qū)[7]。青海東部以農(nóng)業(yè)為主，屬于季節(jié)性凍土區(qū)，研究該區(qū)域內(nèi)凍土的分布和變化特征，對(duì)該地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、道路建設(shè)以及環(huán)境發(fā)展等有著積極的意義。從已有研究成果來看，主要集中在青藏高原，針對(duì)青海東部農(nóng)業(yè)區(qū)的較少，尤其是最大凍土深度的演變特征。因此，本文將利用東部地區(qū)11個(gè)站點(diǎn)的凍土觀測(cè)資料，分析其時(shí)空分布和變化規(guī)律，為今后東部地區(qū)與凍土有關(guān)的研究以及地方的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展等提供參考依據(jù)。

1資料與方法

采用青海東部地區(qū)的湟源、大通、互助、西寧、貴德、湟中、樂都、民和、化隆、尖扎和同仁11個(gè)站的凍土觀測(cè)資料，時(shí)間長(zhǎng)度為56年（1961~2016年）。東部地區(qū)的平安和循化兩站由于資料的時(shí)間序列不夠長(zhǎng)，因此不選用。根據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，所選的11個(gè)站點(diǎn)在夏季的三個(gè)月中均未出現(xiàn)凍土現(xiàn)象，尤其是西寧、貴德、民和和尖扎4站，在56年間5月份已全部消融；互助、西寧、貴德、湟中、樂都、民和和尖扎7站，在56年間9月份均未開始凍結(jié)。因此，本文在分析時(shí)將當(dāng)年10月至次年4月作為凍土的凍結(jié)期。在進(jìn)行凍土的凍結(jié)始日與凍結(jié)終日分析時(shí)，根據(jù)《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》中對(duì)初終日選取的規(guī)定：設(shè)定當(dāng)年9月1日后第一天凍土不為零作為凍結(jié)始日；設(shè)定次年8月31日前最后一天凍土不為零作為凍結(jié)終日。采用反距離權(quán)重法插值做空間分布圖，以分析最大凍土深度的空間分布特征。

2結(jié)果與分析

2.1凍結(jié)始日、凍結(jié)終日和凍結(jié)持續(xù)時(shí)間的分布特征

東部地區(qū)56年累積年平均凍結(jié)始日和凍結(jié)終日空間分布如圖1所示。從圖1中可以看出，凍結(jié)始日出現(xiàn)在10月下旬及11月上旬，凍結(jié)終日出現(xiàn)在3月下旬及4月。湟源站、化隆站最早開始凍結(jié)，時(shí)間為10月17日，民和站最晚，時(shí)間為11月6日；湟源站、化隆站最晚完全解凍，時(shí)間為4月21、22日，民和站最早，時(shí)間為3月21日。由此可知，最先開始凍結(jié)的最晚完全解凍，最晚開始凍結(jié)的最先完全解凍，化隆站的平均凍結(jié)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，民和站最短。結(jié)合各站的海拔經(jīng)緯度數(shù)據(jù)初步分析，凍結(jié)始日、終日受海拔高度的影響相對(duì)較大。部地區(qū)年平均凍結(jié)始日和凍結(jié)終日逐年變化趨勢(shì)如圖2所示。由圖2可知，凍結(jié)開始時(shí)間呈逐年推遲趨勢(shì)，完全解凍時(shí)間呈逐年提前趨勢(shì)，即平均凍結(jié)持續(xù)時(shí)間呈逐年縮短趨勢(shì)。結(jié)合表1凍結(jié)持續(xù)時(shí)間年代變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果，全區(qū)1961~1969年凍結(jié)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，平均為175d；2010~2016年最短，平均為149d，縮短了26d。并且1961~1969年、70年代、80年代、90年代、00年代、2010~2016年逐年代減小。在11個(gè)站點(diǎn)中，湟源站70年代平均凍結(jié)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，為198d，民和站00年代最小，為115d。另外，從變化率來看，大通變化最大，湟中變化最小。

2.2最大凍土深度的年際變化特征

從最大凍土深度的年代際變化（如圖3）結(jié)果來看，60年代到70年代，西寧、貴德、樂都、民和、尖扎呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，其余站點(diǎn)均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)；70年代到80年代，11個(gè)站點(diǎn)均呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，其中湟中站最明顯，減小了14.2cm；80年代到90年代，除湟源、大通和尖扎3站略有增長(zhǎng)外，其余站繼續(xù)呈現(xiàn)減小趨勢(shì)；90年代到00年代，各站互有增減，其中西寧站增加趨勢(shì)明顯，增加了18.5cm；從00年代到2010年以后，同仁、樂都、湟源增加較為明顯。從整個(gè)年代變化上看，60年代、70年代、80年代、90年代呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，90年代、00年代、2010~2016年階段呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。在統(tǒng)計(jì)年代平均最大凍土深度時(shí)發(fā)現(xiàn)，最大值出現(xiàn)在70年代的化隆站，為77.4cm；最小值出現(xiàn)在90年代的樂都站，為23.0cm。為進(jìn)一步探究最大凍土深度年際變化趨勢(shì)及突變情況，采用累積距平方法分析年平均最大凍土深度的變化趨勢(shì)；采用滑動(dòng)t檢驗(yàn)方法檢測(cè)年平均最大凍土深度序列是否發(fā)生了突變（如圖4）。這里n=56，兩子序列長(zhǎng)度n1=n2=5，給定顯著水平α=0.01，按t分布自由度ν=n1+n2-2=8，t0.01=±3.355。由圖4（a）可以看出，56年間（1961~2016年），年平均最大凍土深度總體呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，從各時(shí)間段來看，60年代初到80年代中期呈減小趨勢(shì)，80年代后期至2010年以后呈波段增長(zhǎng)趨勢(shì)。從圖4（b）突變檢驗(yàn)結(jié)果可知，自1965年以來，t統(tǒng)計(jì)量只有一處超過了0.01顯著性水平，且為正值，說明在近56年里出現(xiàn)過一次明顯的突變，也即在1986年經(jīng)歷了一次從減小趨勢(shì)到增長(zhǎng)趨勢(shì)的明顯轉(zhuǎn)變。

2.3最大凍土深度的年變化特征

東部農(nóng)業(yè)區(qū)各站最大凍土深度的歷史極大值和多年平均值如表2所示。從歷史極大值來看，湟源站最高，為150cm；尖扎站最低，為85cm。從多年最大凍土深度平均值來看，化隆站最高，為72.15cm；尖扎站最低，為28.32cm。

3結(jié)論

通過分析青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)季節(jié)性最大凍土深度的凍結(jié)特征、年際和年變化特征，得到以下結(jié)論：（1）東部農(nóng)業(yè)區(qū)季節(jié)性最大凍土深度的凍結(jié)開始時(shí)間呈逐年推遲趨勢(shì)，完全解凍時(shí)間呈逐年提前趨勢(shì)，平均凍結(jié)持續(xù)時(shí)間呈逐年縮短趨勢(shì)；從56年平均值來看，化隆站的平均凍結(jié)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，民和站最短。（2）從年際變化情況來看，東部農(nóng)業(yè)區(qū)季節(jié)性最大凍土深度在90年代前整體呈減小趨勢(shì)，在90年代后整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，突變年在1986年。從年變化情況來看，在東部農(nóng)業(yè)區(qū)11個(gè)站中，湟源站歷史極大值最高，尖扎站最低；多年平均值化隆站最高，尖扎最低。

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作者：陳繼全 孫世學(xué) 馬有絢 邢子毅 任強(qiáng) 單位：青海省尖扎縣氣象局