冻融作用对长江源区土壤水文过程的影响与模拟

CORC > 成都山地灾害与环境研究所 > 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所 > 山地表生过程与生态调控重点实验室

题名	冻融作用对长江源区土壤水文过程的影响与模拟
作者	朱美壮
答辩日期	2018
文献子类	硕士
授予单位	中国科学院大学
授予地点	北京
导师	王根绪
关键词	青藏高原多年冻土区土壤入渗冻融过程水热过程
其他题名	Effects of freezing and thawing on soil hydrological process in the source area of Yangtze river and simulation
学位专业	自然地理学
英文摘要	全球气候变暖的事实毋庸置疑。近年来，长江源区降水呈显著增加趋势同时长江源区气温的升高也导致了下垫面性质发生重大变化，冰冻圈变化将会对山区水资源变化带来巨大影响，对我国水安全有着重要的影响，同时也对江河源区生态环境恢复和陆面过程等影响深远。因此，急需定量评估冰冻圈对未来气候变化的响应，从而为制定水资源可持续利用对策提供理论基础。因此，本论文依托于长江源区风火山小流域，研究了气候变化背景下，冻土和植被覆盖变化对土壤水文过程的影响，基于实测参数将研究区扩展至整个长江源区，并采用VIC（Variable infiltration capacity）模型对整个长江源区蒸散发和土壤水热过程进行了模拟。主要得到的结果有：1. 不同植被盖度下土壤入渗特征差异明显，在活动层融化阶段，多年冻土区土壤水分入渗与非冻土区入渗特征一致，入渗性能均随植被盖度的降低而减小；而在开始冻结和开始融化阶段，由于受到多年冻土区复杂的水热过程影响而出现分异。不同坡位土壤水分入渗特征具有显著的坡位差异并于冻融过程相关联，但总体特征变化基本一致，高坡位相比低坡位具有更好的入渗性能。通过三种典型的入渗模型拟合分析，得出模型的适用性受土壤空间位置、植被覆盖和冻融过程综合影响，不同情境下适用性优劣不同。2. 对影响土壤入渗的环境因子进行分析，得出多年冻土区相比非冻土区具有其独特性，主要体现在活动层融化阶段，主导入渗性能的环境因子与非冻土区相似，皆为土壤理化性质、土壤性状以及植被覆盖等因素。而在开始融化与开始冻结阶段，土壤理化性质及结构对入渗性能的影响微弱，主导因子为土壤温度和土壤水分。3. 整个坡面上，浅层土壤温度与气温具有显著的正相关关系；随着坡位的增高，土壤温度对气温的响应越加强烈，当土壤深度>50 cm之后，二者相关性逐渐减弱。水热耦合模型在不同坡位土壤温度与水分具有较好的模拟效果。4. 多年冻土区蒸散发过程受冻融过程显著影响。年尺度上最大蒸散阶段出现在融化阶段，雨热同季；冻结阶段，降水减少，受热量过程影响，土壤冻结，水分发生相变，该阶段蒸散发量锐减；蒸散发与气温、光合有效辐射、地表热通量、表层5 cm和根系层20 cm土壤温度显著正相关。对年际尺度和不同冻融阶段蒸散发与环境因子进行逐步回归，得出不同阶段环境因子与蒸散发量的回归方程。5．基于VIC模型对长江源区表层土壤水热过程和蒸散发进行模拟。结果表明VIC模型对长江源区表层土壤水热过程与蒸散发均具有较大的纳什效率系数，1999-2016年空间尺度上，表层土壤水分和土壤温度均呈现出自东南向西北递减的规律；蒸散发总体趋势自东南向西北递减，最低值出现在长江源腹地。这主要是在全球气候变化背景下，增温、降水增加及潜在蒸散综合作用的影响。
语种	中文
页码	106
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/24759]
专题	成都山地灾害与环境研究所_山地表生过程与生态调控重点实验室
作者单位	中国科学院成都山地灾害与环境研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	朱美壮. 冻融作用对长江源区土壤水文过程的影响与模拟[D]. 北京. 中国科学院大学. 2018.