氣候變化下大興安嶺南段季節(jié)凍土退化特征

摘要：[目的]季節(jié)凍土退化會(huì)直接影響生長(zhǎng)季初期的水分補(bǔ)給，進(jìn)而影響區(qū)域森林健康。然而，目前大興安嶺南段的凍土退化，特別是氣候變化下凍土如何退化尚不清楚。[方法]在內(nèi)蒙古賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)森林中，定位觀測(cè)2014-2022年氣溫、土壤溫度、土壤體積含水量等環(huán)境因子，分析森林季節(jié)凍土退化特征。[結(jié)果]研究表明：大興安嶺南段氣溫加速上升，1997-2022年間年平均氣溫上升速率為0.42℃'（10 a）-1，比1973-1996年間的升溫速率[0.34℃'（10 a）-1]加快了23.5%；且凍融期（當(dāng)年11月-次年6月）平均氣溫上升速率更快[0.46℃'（10 a）-1]。土壤的凍融模式呈自上而下單向凍結(jié)，單向融化；凍結(jié)速率、融化速率隨著土壤深度的增加而變快，在40-80 cm土層達(dá)到最大值（凍結(jié)速率2.23 cm·d-1、融化速率4.50 cm·d-1）。季節(jié)凍土持續(xù)退化，觀測(cè)到的最大凍結(jié)深度由80 cm減少至40 cm;凍融期顯著縮短，開(kāi)始凍結(jié)時(shí)間推遲，完全融化時(shí)間提前，導(dǎo)致年凍融期縮短15.21%。應(yīng)用本文建立的凍融多元線性回歸模型計(jì)算得出，積溫升高對(duì)研究區(qū)季節(jié)凍土退化的貢獻(xiàn)率超過(guò)90%，是該區(qū)域季節(jié)凍土退化的最主要原因。[結(jié)論]在大興安嶺南段，凍土退化主要表現(xiàn)為凍融期縮短，氣溫升高是導(dǎo)致季節(jié)凍土退化的主要驅(qū)動(dòng)因素，今后有必要監(jiān)測(cè)季節(jié)凍土的變化，從而更好地進(jìn)行森林經(jīng)營(yíng)。

關(guān)鍵詞：氣候變化；季節(jié)性凍土；凍土退化；凍融期

中圖分類號(hào)：S714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-1498（2024）03-0086-09

凍土是氣候變化的靈敏指示器，特別是季節(jié)凍土在地表幾米范圍內(nèi)，受季節(jié)影響，冬凍夏融，直接參與大氣圈一地表一巖石圈之間的熱量交換，對(duì)氣候變化更加敏感。季節(jié)凍土是指秋冬季凍結(jié)而春夏季融化，且凍結(jié)時(shí)間超過(guò)1個(gè)月不足1年的巖土層。季節(jié)性凍土面積約占我國(guó)國(guó)土面積的53.50%，主要分布在東北三省、西北和華北等地區(qū)。季節(jié)凍土的存在有利于涵養(yǎng)水源，凍融過(guò)程可將土壤中水分從前一年秋季保存到第二年的春季，再釋放出來(lái)，為植物在春季的生長(zhǎng)提供水分，一定程度上緩解了春季干旱對(duì)植被的水分脅迫。季節(jié)凍土解凍可通過(guò)調(diào)節(jié)根系呼吸，使植被返青進(jìn)人生長(zhǎng)季。并且季節(jié)凍土凍融時(shí)間決定植物生長(zhǎng)發(fā)育的時(shí)長(zhǎng)，凍融期縮短，表明植被生長(zhǎng)季將延長(zhǎng)，完全融化時(shí)間的提前使春季土壤水分提前被消耗，將導(dǎo)致生長(zhǎng)季土壤水分嚴(yán)重不足。季節(jié)性凍土的土壤凍融過(guò)程能夠儲(chǔ)存地氣能量和水分，進(jìn)而改變森林生態(tài)系統(tǒng)水熱環(huán)境；季節(jié)凍土與森林已形成共生關(guān)系，一旦凍土退化，導(dǎo)致水文的不可持續(xù)，破壞植被穩(wěn)定，可促使植被發(fā)生逆向演替，而這種改變經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的改變，從而影響整個(gè)區(qū)域的生態(tài)安全。

在氣候變暖背景下，我國(guó)的季節(jié)凍土已發(fā)生顯著退化，如秋季凍結(jié)時(shí)間推遲、春季解凍日期提前、最大凍結(jié)深度變淺等。大興安嶺南段地處半干旱區(qū)，屬于典型的林草交錯(cuò)區(qū)，作為我國(guó)極重要的生態(tài)功能區(qū)和生態(tài)敏感區(qū)，是東北乃至國(guó)家重要的生態(tài)安全屏障，其水分穩(wěn)定是維護(hù)生態(tài)安全的重要因素之一。目前大興安嶺南段森林研究主要集中在生長(zhǎng)季水分過(guò)程，對(duì)非生長(zhǎng)季的季節(jié)性凍土變化關(guān)注較少。大興安嶺南段1993-2012年平均氣溫上升速率為0.43℃·（10 a）-1，那么季節(jié)凍土可能也受到氣溫升高的影響。因此，我們假設(shè)：（1）氣候變化導(dǎo)致季節(jié)凍土退化。（2）氣溫升高是凍土退化的主導(dǎo)因素。

基于此，本文在分析大興安嶺南段近50年氣候變化的基礎(chǔ)上，根據(jù)賽罕烏拉森林生態(tài)站2014-2022年凍融期野外定位觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析研究區(qū)季節(jié)凍土凍融特征以及凍土退化與氣候變化的關(guān)系，為我國(guó)廣大北方地區(qū)的季節(jié)凍土的保護(hù)和應(yīng)對(duì)氣候變化提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古賽罕烏拉森林生態(tài)站，地理坐標(biāo)為118°18＇～118°55＇E，43°58＇～44°27＇N，屬于干旱半干旱地區(qū)，溫帶大陸性氣候。該地多年平均降水量為372 mm，年平均氣溫2℃，7月份最熱，最高氣溫29℃；1月份最冷，最低氣溫-32℃，冬季漫長(zhǎng)而寒冷，夏季短促且炎熱，降水量較集中，年均潛在蒸發(fā)量為2 050 mm。森林植被主要由山楊（Populus davidiana Dode）、白樺（Betula platyphyHa Sukaczev）、黑樺（Betula dahurica Pall.）、蒙古櫟（Quercusmongolica Fisch. ex Ledeb.）等組成；土壤為棕壤。

1.2 樣地設(shè)置與野外監(jiān)測(cè)

實(shí)驗(yàn)樣地大小為30 m×30 m，作為一個(gè)小型的長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)森林。海拔高度為1300～1400 m，位于東北面坡（陰坡）上，坡度為23°，林分為白樺純林。氣溫與土壤溫濕度數(shù)據(jù)來(lái)自于研究區(qū)安裝的森林小氣候梯度觀測(cè)塔，觀測(cè)項(xiàng)目包括：氣溫（HMP155A， Vaisala， Helsinki， Finland）以及5、10、20、40、80 cm共5個(gè)土壤層的平均土壤溫度、最低土壤溫度、最高土壤溫度、土壤體積含水量（CS616-L50），每30 min收集一次數(shù)據(jù)，記錄在數(shù)據(jù)記錄器（CR1000，Campbell ScientifificInc，Logan，UT，USA）。根據(jù)大興安嶺南段季節(jié)性凍土凍融狀況，將當(dāng)年11月1日至次年6月30日定義為凍融期。觀測(cè)時(shí)間為2014-2022年間的凍融期。

1.3 氣象數(shù)據(jù)獲取

1973-2022年大興安嶺南段氣象數(shù)據(jù)資料來(lái)源于WheatA小麥芽一農(nóng)業(yè)氣象大數(shù)據(jù)系統(tǒng)（http：//www.wheata.cn），選取與賽罕烏拉自然保護(hù)區(qū)位于同一氣候區(qū)，距離較近的巴林左旗氣象站（以下簡(jiǎn)稱巴林左旗）的降水量、平均氣溫?cái)?shù)據(jù)，用于分析大興安嶺南段近50年氣溫和降水變化趨勢(shì)。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

1.4.1 土壤凍融狀態(tài)判斷

關(guān)于土壤凍融狀態(tài)的判斷，主要根據(jù)土壤日最低溫度和日最高溫度判斷。若某一深度的土壤日最高溫度大于0℃且日最低溫度小于O℃，則該層土壤開(kāi)始凍結(jié)；某一深度的土壤日最高溫度小于0℃，則該層土壤完全凍結(jié)。同理若某一深度的土壤日最高溫度大于0℃且土壤日最低溫度小于0℃，則該層土壤開(kāi)始融化；某一深度的土壤日最低氣溫大于O℃，則該層土壤完全融化。

1.4.2 土壤凍融階段的劃分

本文利用逐日土壤溫度數(shù)據(jù)，將季節(jié)性凍土區(qū)凍融過(guò)程劃分為4個(gè)階段：季節(jié)性凍土開(kāi)始凍結(jié)（一年中最早的任意土層土壤開(kāi)始凍結(jié)的日期）；完全凍結(jié)（0～80 cm土層完全凍結(jié)或不再向下發(fā)生凍結(jié)的日期）；開(kāi)始融化（一年中最早的任意土層土壤開(kāi)始融化的日期）；完全融化（0～80 cm土層完全融化的日期）。

1.4.3 氣溫突變檢驗(yàn)

用Mann-Kendall（曼肯德?tīng)枺┓椒z驗(yàn)巴林左旗氣象站1973-2022年平均氣溫與凍融期氣溫的突變點(diǎn)，定義統(tǒng)計(jì)量：

式中：UF1=0，Sk是氣溫第i時(shí)刻數(shù)值大于j時(shí)刻數(shù)值個(gè)數(shù)的累計(jì)數(shù)；E（k）D，V（Sk）分別是Sk的均值和方差。再按照時(shí)間序列逆序Xn，Xn-1，…，X1重復(fù)進(jìn)行上面的步驟得到UBk，同時(shí)令UBk=-UFk（k=n，n-l，…，1），UB1=0。UBk和UFk兩條曲線在臨界線之間交叉，表明發(fā)生突變。

1.4.4 土壤凍結(jié)積溫和融化積溫的計(jì)算

利用研究區(qū)安裝的森林小氣候梯度觀測(cè)塔觀測(cè)到的2014-2022年氣溫?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算凍結(jié)積溫AT（Zf），是從凍結(jié)季的起始日到凍結(jié)季第Zf天的日積溫累加值／℃，即：

式中：凍結(jié)起始日（α）的判斷條件是該日的平均氣溫小于0℃，而且此后連續(xù)7d中至少有6d的平均氣溫均小于0℃，T（k）為第k天的氣溫／℃。

計(jì)算融化積溫AT（Zt），是從融化季起始日到融化季節(jié)第Zt天的日積溫累加/cC，即：

式中：融化起始日（β）的判斷條件是該日的平均氣溫大于0℃，而且此后連續(xù)7 d中至少有6d的平均氣溫均大于0℃，T（k）為第k天的氣溫／℃。

1.4.5 模型的構(gòu)建與評(píng)估

為分析氣候變化對(duì)凍土退化的影響，假設(shè)凍融時(shí)間與積溫和土壤體積含水量的關(guān)系可以表示為線性回歸方程，利用實(shí)驗(yàn)樣地安裝的森林小氣候梯度觀測(cè)塔2014 -2015、2016-2017、2018-2019、2020-2021年4個(gè)凍融期氣溫與土壤體積含水量數(shù)據(jù)，在SPSS23.0中建模，回歸結(jié)果如式：式中：Z為凍結(jié)時(shí)間或融化時(shí)間ld，θ為凍結(jié)或融化時(shí)間前后15 d的平均土壤體積含水量/（cm3·cm-3），w0為截距，w1、W2為未標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)。

利用實(shí)驗(yàn)樣地安裝的森林小氣候梯度觀測(cè)塔2015-2016、2017-2018、2019-2020、2021-2022年4個(gè)凍融期氣溫與土壤體積含水量數(shù)據(jù)，采用R2與納什系數(shù)（NSE）對(duì)Z模型進(jìn)行評(píng)估，使用公式：

式中：Z和Z0分別為凍融時(shí)間的觀測(cè)值和模擬值ld，Z為凍融時(shí)間的觀測(cè)平均值ld。

1.4.6 影響因子對(duì)凍融時(shí)間的貢獻(xiàn)率計(jì)算

在SPSS 23.0的回歸結(jié)果中，得出了標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)，計(jì)算影響因子對(duì)凍融時(shí)間的貢獻(xiàn)率，因子貢獻(xiàn)率計(jì)算公式為：

Fi= bi/（bAT+ bθ）i=AT，θ

式中：Fi為因子貢獻(xiàn)率，%，bAT，bθ分別為積溫與土壤體積含水量的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 近50年氣溫與降水的變化

在過(guò)去50年，氣溫整體在升高，凍融期氣溫升溫速率高于年平均氣溫升溫速率（圖1）。其中，1973 -2022年間年平均氣溫突變年份為1997年，兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)年平均氣溫均呈上升趨勢(shì)，但升溫幅度存在一定差別，年平均氣溫上升速率由1973-1996年間的0.34℃·（10 a）-1上升到1997-2022年間的0.42℃·（10 a）-1。1973-2021年凍融期氣溫的突變年份為1994年，1973-1993年凍融期氣溫升溫速率為0.54℃·（10 a）-1，1994-2021年凍融期氣溫升溫速率為0.46℃·（10 a）-1。

在過(guò)去50年，年降水量與凍融期降水量無(wú)顯著變化趨勢(shì)（圖2）。近50年研究區(qū)年降水量變化范圍215～733 mm，多年平均降水量為416mm。年降水量總體呈下降趨勢(shì)但并不顯著，下降速率為4.98 mm·（10 a）-1。凍融期降水量有升高趨勢(shì)且并不顯著，上升速率為4.31 mm·（10 a）-1。

2.2 凍融期土壤溫度變化

土壤溫度具有自表層向下逐漸穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，表層土壤溫度波動(dòng)最為劇烈（圖3）。土壤溫度在5、10、20 cm深度處先是曲折下降再波動(dòng)上升，而在40 cm和80 cm深度處幾乎是先單調(diào)下降再單調(diào)上升，最低溫度依次為-9.18、-7.31、-6.99、-4.40、-2.37℃，80 cm處土層凍融期溫差為6.43℃，5 cm處土層凍融期溫差為17.20℃，土壤表層溫度變化劇烈。

2.3 森林季節(jié)凍土凍融特征

2.3.1 凍融模式

森林季節(jié)性凍土凍結(jié)和融化過(guò)程均自表層向深層單向發(fā)生（圖3）。如201 9年1 1月14日5 cm處土層土壤溫度最先達(dá)到0℃以下開(kāi)始凍結(jié)，隨著土壤深度的增加，10、20、40、80 cm處土壤凍結(jié)依次滯后了3、4、1 5、28 d，直到2019年12月13日0～80 cm土層全部?jī)鼋Y(jié)，呈現(xiàn)出由土壤表層向下的單向凍結(jié)規(guī)律。土壤融化也呈現(xiàn)出由土壤表層向下的單向融化規(guī)律，2020年4月29日5 cm處土層土壤溫度最先達(dá)到0℃以上開(kāi)始融化，隨著土壤深度的增加，10、20、40、80 cm處土壤融化滯后時(shí)間依次為2、3、14、20d，至2020年5月20日0～80 cm土層全部融化。

2.3.2 凍融時(shí)間變化

季節(jié)凍土開(kāi)始凍結(jié)時(shí)間推遲，完全融化時(shí)間提前，導(dǎo)致土壤凍融時(shí)間呈逐年遞減趨勢(shì)，在8年內(nèi)縮短了33 d（表1）。土壤凍融時(shí)間具有明顯的退化特征，與2014-2015年凍融期相比，2020-2022年土壤開(kāi)始凍結(jié)時(shí)間明顯延后；完全凍結(jié)時(shí)間與開(kāi)始融化時(shí)間年際差異較大，其中3/7延后，4/7明顯提前；土壤完全融化時(shí)間除2021-2022年外均發(fā)生了不同程度的提前。賽罕烏拉季節(jié)性凍土的開(kāi)始凍結(jié)日期延后、完全融化日期提前、凍融天數(shù)縮短都是該地區(qū)凍土退化的標(biāo)志。

2.3.3 凍融深度及速率變化

通過(guò)中位數(shù)分析土壤凍融速率特征，土壤凍結(jié)、融化速率隨著土壤深度的增加而加快（圖4）。5～10、10～20、20～40、40～80 cm土層凍結(jié)速率分別為0.46、1.18、1.39、2.23 cm·d-1。這是由于土壤自表層開(kāi)始向下凍結(jié)時(shí)伴隨凍融交替現(xiàn)象，隨著凍結(jié)深度增大，外界氣溫降低，導(dǎo)致凍結(jié)速率加快。5～10、10～20、20～40、40～80 cm土層融化速率分別為0.39、1.31、1.14、4.50 cm·d-1。10～20 cm處融化速率略大于20～40 cm處，這是由于土壤上層的積雪開(kāi)始融化入滲，凍結(jié)層具有隔水作用，水分在10cm處聚集形成淺層水分高值區(qū)，加速土壤融化。

當(dāng)最大凍結(jié)深度一致時(shí)，凍結(jié)速率和融化速率越大，凍土退化越明顯（圖5）。2014-2020年凍融期觀測(cè)到的最大凍結(jié)深度為80 cm，凍結(jié)速率和融化速率呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)，均在2019-2020年達(dá)到最大值（凍結(jié)速率2.75 cm·d-1、融化速率3.81 cm·d-1），在2020-2022年凍融期觀測(cè)到的最大凍結(jié)深度僅40 cm，最大凍結(jié)深度明顯變淺，凍結(jié)融化速率明顯減小，在2020-2021年速率最慢（凍結(jié)速率0.56 cm·d-1、融化速率0.91cm·d-1），且融化速率均高于凍結(jié)速率。

2.4 影響因子對(duì)凍融時(shí)間的貢獻(xiàn)率

根據(jù)凍融時(shí)間和積溫與土壤體積含水量觀測(cè)數(shù)據(jù)，建模得到凍結(jié)時(shí)間與融化時(shí)間的多元線性回歸方程：

Zr=132.029-0.064×AT（Zf）+15.790×θf(wàn) R2=0.956，n=19

Zt=103.192+0.094×AT（Zt）+14.682×θt R2=0.963，n=19

式中：Zf為凍結(jié)時(shí)間，計(jì)算時(shí)間為7月1日至次年的6月30日，包含一個(gè)完整的冬季，因此，將7月1日記為第1天（如2014年11月26日，記為149）以此類推；Zt為融化時(shí)間計(jì)算時(shí)間為1月1日至12月31日，因此，將1月1日記為第1天（如2015年5月22日，記為142）以此類推。

在建模階段，凍結(jié)過(guò)程納什系數(shù)為0.961（n=19），融化過(guò)程納什系數(shù)為為0.967（n=19）；在驗(yàn)證階段，凍結(jié)過(guò)程納什系數(shù)為0.967（n=19），融化過(guò)程納什系數(shù)為0.931（n=19）。結(jié)果表明，擬合方程可再現(xiàn)土壤凍融過(guò)程。由圖6可知，在凍結(jié)過(guò)程中，氣溫凍結(jié)積溫和土壤含水量對(duì)凍結(jié)時(shí)間的貢獻(xiàn)率分別為97.29%和2.71%。在融化過(guò)程中，氣溫融化積溫和土壤含水量對(duì)融化時(shí)間的貢獻(xiàn)率分別為92.99%和7.01%。氣溫積溫是季節(jié)凍土凍融時(shí)間出現(xiàn)差異的主要原因。

3 討論

3.1 大興安嶺南段季節(jié)凍土凍融模式

本研究表明大興安嶺南段森林季節(jié)凍土的凍結(jié)和融化均由地表向下單向發(fā)生，這與祁連山季節(jié)凍土變化規(guī)律一致。但不同于青藏高原的季節(jié)凍土呈現(xiàn)出單向凍結(jié)、雙向融化的變化特征，導(dǎo)致季節(jié)凍土雙向融化的原因有兩點(diǎn)，一種是因?yàn)榧竟?jié)凍土下層受地下熱流影響所致，另一種是因?yàn)樽畲髢鼋Y(jié)深度以下的土壤未凍結(jié)含水量較高，對(duì)上層土壤具有加熱作用導(dǎo)致的。而本研究中的研究區(qū)土層厚度在82 cm左右，在冬季土壤完全凍結(jié)，最大凍結(jié)深度以下無(wú)較高含量未凍水，所以表現(xiàn)為自上而下的單向融化。

3.2 氣候變化背景下季節(jié)凍土退化強(qiáng)烈

本研究發(fā)現(xiàn)在大興安嶺南段季節(jié)凍土開(kāi)始凍結(jié)日期推后，完全融化日期提前，導(dǎo)致凍融時(shí)間在8年縮短了33 d，這肯定了第一個(gè)假設(shè)。開(kāi)始凍結(jié)日期推后，完全融化日期提前這與張威等人的研究結(jié)果一致，但這種變化的趨勢(shì)并不穩(wěn)定，如2022年凍土完全融化日期在6月23日，比2015年完全融化日期還要晚4d，所以這種趨勢(shì)變化并非完全的線性變化過(guò)程。而青藏高原地區(qū)土壤開(kāi)始凍結(jié)時(shí)間明顯推后，開(kāi)始融化時(shí)間波動(dòng)不大，這都?xì)w因于氣候變化下不同地區(qū)的氣溫升溫幅度不同。賽罕烏拉森林季節(jié)凍土凍融天數(shù)平均每年減少約4.13 d，比其他地區(qū)季節(jié)凍土退化更加迅速，如我國(guó)季節(jié)凍土在20世紀(jì)90年代以后土壤凍結(jié)天數(shù)平均減少1.02 d·a-1，新疆塔什庫(kù)爾干河谷1960 -2015年間土壤凍結(jié)天數(shù)平均減少0.92 d·a-1。

3.3 氣溫升高是大興安嶺南段凍土退化的主要影響因子

在季節(jié)凍土區(qū)，土壤凍融變化受多方面因素影響，其中氣溫和含水量是變化的主要影響因素。土壤的凍結(jié)融化過(guò)程是一個(gè)能量的持續(xù)累積和消耗的過(guò)程，溫度，尤其是積溫決定了土壤的凍結(jié)和融化進(jìn)程。因此，用氣溫積溫代替平均氣溫來(lái)表征凍土的動(dòng)態(tài)會(huì)更準(zhǔn)確，物理意義更明確。在大興安嶺地區(qū)，氣溫積溫對(duì)凍土退化的貢獻(xiàn)率超過(guò)90%，是凍融退化的主要驅(qū)動(dòng)因子，這是因?yàn)榉治鲐暙I(xiàn)率時(shí)，氣溫變化程度大，升溫明顯，因此所占權(quán)重大。

土壤含水量在本研究中不是影響季節(jié)凍土退化的主要影響因子，這是因?yàn)橘惡睘趵靥幇敫珊档貐^(qū)，土壤含水量低，且土壤含水量在各年凍融期變化程度不顯著，因此在分析貢獻(xiàn)率時(shí)，所占權(quán)重小。在較干旱地區(qū)表層土壤水通過(guò)響應(yīng)氣候變化進(jìn)而影響凍土的熱狀態(tài)。但在三江源地區(qū)濕潤(rùn)指數(shù)、溫度、降水共同影響最大凍土深度，三江源地區(qū)年降水量高于大興安嶺南段，因此猜測(cè)土壤含水量在更濕潤(rùn)的地區(qū)對(duì)季節(jié)凍土影響更顯著。

3.4 積雪對(duì)季節(jié)凍土的影響

在大興安嶺南段積雪不是凍土退化的主要影響因子。2014 -2022年研究區(qū)降雪量變化范圍25.72～55.86 mm，多年平均降雪量為39.27mm，冬季常年被積雪覆蓋。在大興安嶺北部的研究中發(fā)現(xiàn)，表層土壤開(kāi)始融化日期與積雪結(jié)束日期基本吻合，即整個(gè)融化過(guò)程基本沒(méi)有積雪覆蓋，而積雪開(kāi)始時(shí)間均發(fā)生在秋季凍結(jié)過(guò)程結(jié)束之后。因此，開(kāi)始凍結(jié)日期與完全融化日期均不受積雪的影響。

在新疆天山北坡的研究中發(fā)現(xiàn)，積雪對(duì)季節(jié)凍土的影響分不同階段。土壤完全凍結(jié)時(shí)，土壤被積雪覆蓋，由于積雪的高反射率和低導(dǎo)熱性，隔絕了土壤與大氣之間的熱量交換，積雪對(duì)土壤起到了保溫作用，使得土壤溫度變幅減小。在土壤融化期，氣溫回升，積雪快速消融，一部分雪水通過(guò)地表徑流流失，一部分雪水下滲增加土壤表層含水量。在黃河源區(qū)的研究表明，積雪使開(kāi)始消融的時(shí)間有所滯后，可延長(zhǎng)該年土壤完全凍結(jié)持續(xù)時(shí)間，可能在本研究中并不適用。本研究?jī)H對(duì)比近8年積雪與完全凍結(jié)日期、開(kāi)始融化日期，未來(lái)還需要更長(zhǎng)時(shí)間序列和更多數(shù)據(jù)揭示大興安嶺南段森林季節(jié)凍土積雪覆蓋與凍融過(guò)程的關(guān)系。綜上所述，積雪對(duì)大興安嶺南段開(kāi)始凍結(jié)日期、完全融化日期以及凍融期持續(xù)時(shí)間無(wú)顯著影響。

4 結(jié)論

對(duì)氣候變化背景下大興安嶺南段季節(jié)凍土退化特征以及影響因子進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論：近50年大興安嶺南段氣溫加速上升，特別是凍融期（當(dāng)年11月至次年6月）平均氣溫上升更快（0.46℃·（10 a）-1）。研究區(qū)季節(jié)凍土持續(xù)退化，表現(xiàn)為最大凍結(jié)深度變淺，觀測(cè)到的最大凍結(jié)深度由80 cm減少至40 cm；凍土開(kāi)始凍結(jié)時(shí)間推遲，完全融化時(shí)間提前，導(dǎo)致凍融期縮短15.21%。氣溫積溫升高對(duì)季節(jié)凍土退化的貢獻(xiàn)率超過(guò)90%，是該區(qū)域季節(jié)凍土退化的最主要原因。

（責(zé)任編輯：崔貝）

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2022YFF0801801）;國(guó)家自然科學(xué)基金（42230503）