青藏高原沙层对冻土起保护作用

在全球变暖的背景下，青藏高原多年冻土在退化，同时地表也在发生沙漠化。沙层究竟是加速冻土退化还是保护冻土？至今尚无定论。其中，一些研究认为，在青藏高原多年冻土区风沙发育地段，地温比无沙区高，多年冻土可能加速退化。而另一些研究认为，沙层对地温的影响具有双重性，表现为厚沙层覆盖区地温高于无沙区，冻土会加速融化，而薄沙层覆盖区地温低于无沙区，冻土会得到保护。由于受当时条件和技术的局限，以上研究只是一些零星观测和简单推理，缺乏长期观测和系统研究，以至于得出的结论不尽相同，甚至相互矛盾。

为了澄清这一科学问题，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室屈建军研究员及其学生谢胜波博士在国家自然基金项目及中国科学院知识创新工程重要方向项目的资助下，于2010年在青藏高原腹地沙漠冻土区建立实验场。通过野外同步对比观测方法，对地表沙层覆盖条件下的冻土地温进行了一年多的观测研究，发现青藏高原沙层对冻土起保护作用。其研究成果《沙漠化对青藏高原冻土地温影响的新发现及其意义》发表在《科学通报》2012年第6期上。

研究结果表明，在青藏高原沙漠冻土区，与天然地表相比，厚沙层下冻土地温以上限附近为界，以下的多年冻土层全年都降温，以上的活动层则因季节而不同。夏半年（5-9月）降温明显，冬半年（11-3月）在负值上增温，但自地表以下整个冻土层仍处于冻结状态，由此导致地温年较差缩小。4月和10月为过渡，4月由冻结向融化状态转化时，活动层地温厚沙层低于天然地表，10月由融化向冻结状态转化时，活动层地温厚沙层高于天然地表。薄沙层下冻土地温在上限附近全年都降温，而以上的活动层和以下的多年冻土层地温差别逐步缩小。因此，从总体上来看，青藏高原沙层保护了多年冻土。今后可以考虑把覆沙方法应用到工程建设地区多年冻土保护的实践中，这为多年冻土区工程建设的冻土保护提供了一种新思路。

研究结果还表明，青藏高原沙层下冻土地温改变的主要原因是沙层的反射率以及热传导性能与天然地表存在差异。与天然地表相比，沙层反射率大，热传导性能差，对地-气系统热交换的阻挡作用强。夏半年，地表气温为正值且高于地温，沙层阻挡着地表热量向地下传递；冬半年，地表气温为负值且低于地温，沙层同样也阻挡着地下热量向地表传递。

上述研究，不仅对探索青藏高原沙漠化与冻土之间的关系具有科学意义，丰富了冻土和沙漠科学理论体系；而且对冻土工程具有参考价值。

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