多年凍土不僅是古氣候、古環境變化的重要信息載體,也是氣候及環境變化的靈敏指示器,氣候變化將引起凍土地區環境和凍土工程特性的顯著變化,這一點正在被冰凍圈監測和近年來青藏公路沿線凍土變化的諸多研究結果所證實。氣候變化後,凍土過程和寒區環境都發生了深刻的變化,如多年凍土退化、沙漠化形成、工程環境的破壞、對已有的寒區工程建築物的影響以及對擬建的建築物的影響等。另一方面,多年凍土具有特殊的生態環境地質功能。青海高原凍土屬我國青藏高原凍土大區,是青藏高原上凍土最為發育的地區之一。
現今青藏高原具有的低溫條件,為高原晚新世紀以來及現存多年凍土的形成與保存提供了必要的氣候環境。青藏高原的抬升對高原多年凍土發生、發展及保存起了決定性作用。同時,隨著頻繁的構造運動,沿構造線有多期巖漿侵入、火山噴發及水熱氣活動,使高原成為我國最強烈的地熱異常區,具有較高的地熱背景值,從而決定了後期青藏高原多年凍土形成具有地溫高、厚度薄、構造—地熱融區發育等特點,與我國東北及俄羅斯、北美高緯度多年凍土相比,其穩定性不如後者,對氣候變化的響應更為敏感。
青海高原凍土退化的事實
近幾十年來,青海高原凍土表現為地溫顯著升高、凍結持續日數縮短、最大凍土深度減小和多年凍土面積萎縮、季節凍土面積增大以及凍土下界上升等總體退化的趨勢。其中極穩定帶、穩定帶和亞穩定帶凍土隨氣溫升高,其空間分布面積逐漸減小,極穩定帶向穩定帶轉化,穩定帶向亞穩定帶轉化,亞穩定帶向不穩定帶轉化,且總體上多年凍土向季節凍土退化,季節性凍土分布的相對面積由上世紀60年代的38.1%增加到上世紀90年代的41.6%。
變化最明顯的區域出現在三江源地區西南部的可可西裡無人區。上世紀60—80年代面積較小的極穩定型凍土帶,到上世紀70—90年代全部退化為穩定型凍土帶,極穩定型凍土帶明顯減少;青藏鐵路沿線的五道梁地區上世紀60—80年代表現為亞穩定型凍土帶,到上世紀70—90年代轉化為過渡型凍土帶,而在巴顏喀拉山兩側實測多年凍土下界退化幅度南、北坡普遍退化50米以上。
青海高原凍土退化的成因
人類活動、地形因子和氣候因子對凍土的分布和演變具有顯著影響。在氣候系統五大圈層中,大氣圈是最為活躍、最為敏感的圈層,因此,在影響凍土的自然條件當中氣候因子及其變化起著至關重要的作用。同時,與青海高原多年凍土退化關聯較大的氣候因子的排序依次為年平均氣溫、年總雲量、年低雲量、年日照時數、年降水量和年積雪日數,由於青海高原氣候暖幹化趨勢明顯,致使地表溫度上升,加大了土壤蒸發,土壤水分減少,促使凍土融結加快,加之積雪明顯減少,冬春季積雪的保溫作用削弱,且由於總雲量明顯減少,進一步加強了太陽輻射,從而氣候變化綜合作用的結果導致了高原凍土的退化,因此,氣候變暖是造成凍土退化的主導因素。
人為活動的不斷加劇則對凍土退化的發展發揮了輔助作用,特別是人類作用於地表的耕作活動對凍土退化有著顯著影響,故而人類活動對凍土退化的「貢獻」率是不容忽視的。
另外,西寧城市化發展帶來的「熱島效應」的加劇以及青海湖水位下降引起的「水體效應」的削弱等局地氣候效應的變化在某種程度上強化了凍土對氣候變化的響應。值得一提的是,凍土對氣溫變化的響應在旬、月尺度上具有顯著的滯後性,而且地溫的變化滯後於氣溫的變化,並隨著深度的加深,地溫對氣溫變化的響應逐漸滯後,而在年際尺度上這種滯後性表現的不甚明顯。
青海高原凍土退化的影響
眾所周知,氣候系統是由大氣圈、水圈、巖石圈、冰雪圈和生物圈共同組成的一個綜合系統,各子系統之間極其密切而複雜的相互聯繫和相互作用控制著氣候變化,同時大氣圈又是各子系統中最為活躍的組成部分。
氣候變暖導致凍土的退化,同時凍土退化使其具有的控制植被成為適應寒旱環境的年輕植物區系、大厚度區域性隔水層且其活動層對水資源的調節作用等特殊的生態環境功能減弱,凍脹、融沉地質作用影響工程建築穩定性的地質功能增強,從而對生態與環境的破壞起到了推波助瀾的作用,而生態環境的惡化反過來則可能進一步促使氣候的乾旱化和凍土的退化。因此,氣候變暖、凍土退化、土地荒漠化、水資源減少這四者之間是相互聯繫,相互作用的,若不加以科學的防治,則有可能陷入上述四者的惡性循環當中,其可能出現的後果理應引起全社會的高度重視。 (來源於2006年2月7日《中國氣象報》)