中國網(wǎng)／中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊青藏高原及周邊地區(qū)孕育著黃河、長江、恒河、瀾滄江、印度河、薩爾溫江和伊洛瓦底江等亞洲的重要河流，被稱為“亞洲水塔”。其廣泛分布的多年凍土通過獨特的水分運(yùn)移影響著區(qū)域水文和水循環(huán)過程。青藏高原現(xiàn)存多年凍土的總面積約為?106?萬平方公里。多年凍土是在青藏高原隆升過程中逐漸形成并擴(kuò)張的，并經(jīng)歷了不同周期和尺度的氣候冷暖波動。在多年凍土層形成的漫長過程中，反復(fù)的成冰作用將大量水分凍結(jié)并以固態(tài)形式長期儲存于地下而形成了地下冰，現(xiàn)有地下冰儲量約為?12．7?萬億立方米。

在氣候變暖背景下，青藏高原多年凍土發(fā)生著廣泛的退化。最顯著的特點是多年凍土溫度升高和活動層增厚，淺表層多年凍土及其中的地下冰逐漸融化。活動層增厚引起的地表水分條件的改變是影響多年凍土區(qū)產(chǎn)匯流過程和生態(tài)過程的重要因素；而曾被固存并埋藏在多年凍土內(nèi)部的地下冰的融化，則會導(dǎo)致更多的水分被釋放并參與水分的年循環(huán)過程，同時還會引起地面沉降，對高原多年凍土區(qū)的水循環(huán)過程和氣候產(chǎn)生影響。多年凍土區(qū)地表的水熱過程和變化在區(qū)域水文過程中也發(fā)揮著重要作用。與積雪、冰川和湖沼相比，凍融過程中的水分遷移和地下冰融化的產(chǎn)匯流過程對多年凍土區(qū)水循環(huán)過程的影響更為復(fù)雜。因此，明確青藏高原多年凍土變化及其影響對于認(rèn)識多年凍土與區(qū)域水循環(huán)，以及生態(tài)和氣候相互作用的關(guān)系具有重要意義。

任何凍結(jié)土壤中都有未凍水的存在。未凍水主要是被土壤顆粒的吸附作用吸附以液態(tài)水膜形式存在于凍結(jié)土壤中的水分。換而言之，土壤凍結(jié)以后，無論溫度多低，其中仍然有一部分液態(tài)水沒有凍結(jié)，未凍水含量隨溫度的降低逐漸降低。當(dāng)溫度接近土壤水的凍結(jié)冰點時，未凍水含量急劇升高，較小的溫度波動就能引起未凍水含量的較大變化，這個溫度變化區(qū)域稱之為劇烈相變區(qū)。當(dāng)溫度遠(yuǎn)低于劇烈相變區(qū)時，土壤中的未凍水含量很小，隨溫度波動發(fā)生的變化也很小，稱為非劇烈相變區(qū)。當(dāng)凍土中存在溫度差時，較低溫度區(qū)域未凍水含量較少，具有較大的“吸附”勢能，導(dǎo)致未凍水有向較低溫區(qū)域遷移的趨勢。冬季時，表層土壤溫度低于下部土層溫度時，未凍水由下部向上遷移，未凍水的遷移量隨深度的增加逐漸增大；而在夏季，表層土壤溫度高于下層多年凍土溫度，未凍水發(fā)生向下遷移，且發(fā)生在劇烈相變區(qū)（活動層底部溫度接近?0℃），水分的遷移量較大。因此，當(dāng)?shù)販靥荻冉^對值相同的時候，夏季由負(fù)溫梯度造成的向下遷移量大于冬季由正梯度造成的向上遷移，年循環(huán)的結(jié)果就是水分的向下遷移，并在多年凍土上部積聚，使含冰量增加。

多年凍土層的透水性能較差，作為一種大范圍的區(qū)域性隔水層或弱透水層，在一定時空尺度上阻隔或顯著減弱了大氣降水、地表水同地下水之間的水力聯(lián)系。因此，青藏高原大范圍存在的多年凍土強(qiáng)烈影響著地表徑流形成以及地下水的運(yùn)移過程和分布格局。多年凍土的隔水作用可以提高流域融雪和降雨徑流的產(chǎn)流量，而多年凍土退化會直接影響寒區(qū)地下水補(bǔ)給源和補(bǔ)給量、徑流路徑和排泄過程，以及地下水與地表水的交換等。多年凍土的不均勻融化可導(dǎo)致多年凍土區(qū)凍土層的區(qū)域性穩(wěn)定隔水作用不斷減弱，凍結(jié)層上水水位隨之下降，補(bǔ)給路徑延長、加深，甚至可通過新形成局部融化的“天窗”（貫穿融區(qū)）直接補(bǔ)給凍結(jié)層下水或凍結(jié)層間水，這對于局地到流域尺度的地下水循環(huán)，特別是地下水補(bǔ)、徑、排過程都產(chǎn)生了深刻影響。多年凍土區(qū)的徑流系數(shù)一般比非凍土區(qū)大，并隨氣候變暖、活動層增厚而明顯減小。加拿大北極地區(qū)一個多年凍土小流域的觀測結(jié)果顯示，在某些氣溫較高、降水較多年份的實測徑流量反而比正常年偏小很多。此外，多年凍土退化及活動層增厚必將導(dǎo)致多年凍土中大量賦存的地下冰轉(zhuǎn)化為液態(tài)水；被釋放的液態(tài)水部分參與活動層的凍融過程，而其余部分將參與區(qū)域乃至全球的水循環(huán)過程。因此，加深對多年凍土特征和變化的理解，可為進(jìn)一步認(rèn)識區(qū)域水循環(huán)過程提供理論基礎(chǔ)。

很多報道表明，活動層增厚、地下冰融化已經(jīng)引發(fā)了多年凍土區(qū)大量的熱融現(xiàn)象，其中對局地水文循環(huán)過程影響極大的熱融現(xiàn)象導(dǎo)致了熱融湖塘的形成和擴(kuò)展。在多年凍土退化初期，地下冰融化導(dǎo)致地表下陷形成積水洼地；積水洼地一旦出現(xiàn)，原有地表的水熱平衡即被打破，多年凍土的融化也就不斷加劇，熱融洼地也隨之不斷擴(kuò)張而形成熱融湖塘；當(dāng)湖底的多年凍土全部融化之后，凍結(jié)層上水與凍結(jié)層下水貫通而形成貫通融區(qū)，湖水可能經(jīng)由這個貫穿融區(qū)被迅速排干，之后在被疏干的湖盆底部開始形成新的多年凍土。可以看出，熱融湖塘的形成—發(fā)展—消亡過程與地表水與地下水的轉(zhuǎn)換直接相關(guān)，極大地影響局地的水文條件。

基于前述認(rèn)識，本文在長期觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合再分析數(shù)據(jù)產(chǎn)品，試圖通過對青藏高原水文過程密切相關(guān)的多年凍土區(qū)氣溫、降水、地溫和土壤含水量、地表融沉等特征基礎(chǔ)資料的分析和綜述，為“亞洲水塔”的變化及機(jī)理研究添磚墊瓦。

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