冻土退化对水循环的危害,冻土退化和湿地间的关系

气候变暖背景和人类活动共同作用下，我国东北地区冻结期缩短、多年冻土退化显著；

多年冻土退化显著地改变了区域景观、生态系统和工程稳定性，给水资源开发利用带来契机；

工程规划建设需考虑冻土变化影响并进行预判。

我国东北多年冻土是兴贝型多年冻土（指分布在中国兴安岭和蒙古、俄罗斯外兴安岭、贝加尔湖地区的多年冻土）的一部分，总体上处于欧亚大陆中高纬度多年冻土带南缘，主要分布在大小兴安岭和松嫩平原北部，是高纬度和高海拔多年冻土的过渡类型。

研究显示，近几十年来，尤其是上世纪70年代到90年代，受到气候变暖和人类活动的影响，东北多年冻土退化显著，出现冻土南界北移、消融区扩大等退化现象。此外，过去70年，多年冻土退化还表现出一定的纬度和高度地带性特征，冻土南界向北移动了0.1~1.1个纬度，平均海拔升高了160.5米；大片连续多年冻土和岛状多年冻土的退化比较明显，其中呼伦贝尔高原、松嫩平原北部以及小兴安岭北部多年冻土退化最显著。

受到气候变暖等因素影响，黑龙江冻结期缩短，季节冻土区最大季节冻结深度减少。监测显示，从1961年至2016年，黑龙江省最大季节冻结深度的多年平均值约为171.6厘米，呈显著减小趋势，减小速率约为9.9厘米/10年。1969年最大季节冻结深度约为210.6厘米，而2014年最大季节冻结深度约为126.1厘米。2011年至2016年的最大季节冻结深度平均值约为145.3厘米，且还在持续减小。

冻土退化随着气候变化和人类活动的影响逐渐加剧，总体来说，冻土区域南部退化大于北部，城镇大于乡村；另一方面，冻土的变化影响陆地表面的热平衡，又反作用于气候系统。

研究表明，气温升高、地温滞后气温变化是多年冻土退化的主要原因。在年尺度上，夏季吸收的热量大于冬季释放的热量，冬季积雪的保温作用促进地温升高，加速冻土融化。此外，森林火灾过火面积的增大，也会加速多年冻土的退化。

虽然沼泽、湿地和植被的增长可以减缓冻土退化。但近几十年来的人类活动，如城镇化、工程建设、矿产开采等不同程度加剧了区域多年冻土退化。

多年冻土退化对区域生态环境、水文过程、碳循环以及寒区工程建设和运行产生了重大而深远的影响。

专家认为，多年冻土退化引起森林草原退化，生态脆弱性加剧；部分区域水位下降无法满足植被生长，冻土退化显著改变了区域景观和生态系统稳定性，由此带来的问题表现为兴安落叶松占绝对优势的天然林带锐减，天然林带北移。

此外，冻土退化诱发冻胀和融沉等冻融灾害，对区域公路、铁路、输油管道和机场运行带来不利影响，增加其维护成本。

冻土退化也并非毫无益处。由其导致地表浅层水分向深层流动，改变了区域的水循环和补径排特征，加快了地表水和地下水的循环交替，有利于水资源的开发和综合利用。

近年来，我国多年冻土退化使东北地区农作物种植北界向北移动了4个纬度，作物种植和收获的时间提前。

总体而言，东北地区南部多年冻土退化利大于弊，而北部多年冻土退化危害更大。因为它也造成了冻结层上水和冻结层下水“混合”，容易引起地下水污染。监测显示，在呼伦贝尔高原冻土退化带，水位下降使得区域干旱加剧；冻土退化还诱发了热融滑塌、冻土滑坡、热融湖塘、冰锥、冰幔等冻融灾害，大面积改变局地地貌景观。

气候变暖和人类活动是多年冻土退化的“罪魁祸首”。因此，减缓气候变化、减轻人类活动影响是保护冻土的必然选择。

专家建议，加强东北多年冻土和冻融灾害的调查研究和监测，开展与森林生态、湿地生态、工程稳定性关系等研究；通过冻土和寒区环境的监测，研究其退化机理，并及时采取适应性和整治性措施保护和修复区域环境。

对于多年冻土退化幅度较大且对环境变化较为敏感的区域，应加大区域生态环境保护力度。

目前，我国在东北多年冻土区建立的国家自然保护区和森林公园超过60处。另外，退耕还林、退牧还草、退耕还湿工程的实施，有效缓解了东北地区由于不合理利用土地而导致的土地沙漠化、盐碱化、水土流失等诸多问题。

目前，对于可能导致或加剧冻土环境破坏的重大工程，首先需要对其进行气候可行性论证，在工程建设规划时对可持续发展路径下多年冻土变化趋势做出预判，合理利用区域土地、水资源，采取积极的应对措施减缓工程对多年冻土的影响，增强寒区环境和工程应对气候风险的能力。

此外，在保护冻土的同时，应尽量减少人类活动带来的影响，合理布局城镇化发展和工程建设规划，整合城市群资源，促进新型城市群发展，建设围绕农业、林业产业、生态旅游、边贸旅游为主体的特色城镇，以绿色发展来保护冻土环境。

来源 | 中国气象报

作者 | 中国气象报全媒体记者 简菊芳

专家 | 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室主任研究员吴青柏、副研究员张中琼，黑龙江省气候中心正研级高工刘春生

图片来源 | 网络

编辑 | 中国气象报社全媒体记者 赵晓妮