作者:王进东 来源:科学时报 发布时间:2010-4-22 9:50:34
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青藏高原多年冻土区地下冰总储量达9528立方公里
 
青藏高原是亚洲多条重要河流的发源孕育之地。它被科学家称为“中华水塔”。这座超级大“水塔”的内部结构独特,非常适合储水。“水塔”内部有冰川、山脉、湿地、草原、森林、湖泊等,但人们对青藏高原多年冻土区地下冰却知之甚少。近日,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员赵林等在大量观测试验分析研究的基础上,初步估算出青藏高原多年冻土区地下冰的总储量达9528立方公里。
 
据赵林介绍,埋藏于地表下的任何一种冰,不论其成因和埋藏条件如何,统称地下冰。青藏高原地下冰可分为内成冰(地壳内形成的冰)和外成冰(埋藏冰)两大类。高原上内成冰分布广、储量大。高原多年冻土层中地下冰主要为胶结冰、分凝冰和脉状裂隙冰。其中,胶结冰分布普遍;分凝冰的分布与岩性密切相关,主要发育在细颗粒土,如亚黏土、黏土、粉砂及淤泥质土等地层内,有些呈纯冰层存在于土层中间;脉状裂隙冰主要分布在基岩裂隙中,延续深度较大。
 
在以往对地下冰的调查研究中,忽视了多年冻土层地下冰储量及其对区域水资源的重要调节作用,以及对生态和水环境的影响。多年冻土在我国青藏高原广泛分布,分布面积约为130万平方公里。大量的监测结果表明,青藏高原的多年冻土在过去几十年来持续变化,已经导致活动层厚度平均增厚20厘米以上,使大量固存于多年冻土上限附近的地下冰融化。
 
过去几十年来,研究人员沿青藏公路和青藏铁路多年冻土区完成了数千个钻孔的钻探工作,对钻孔剖面的地下冰分布状况和含水量的分布特征进行了分析。在水平方向上,依据地下冰的分布特征,把公路铁路沿线的多年冻土划分为少冰冻土、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层5个含冰类别,并详细统计了各类冻土沿公路所占里程。在垂向上,将每个钻孔划分为3个深度段,即多年冻土上限以下1米范围内、上限下深1~10米段及上限下10米以下段,并统计了各深度地下冰储量。其中,多年冻土上限下1米内地下冰总量为665立方公里,占总储量的7%;上限下1~10米深度段地下冰总量为2650立方公里,占27.8%;上限下10米以下深度段为6213立方公里,占65.2%。研究发现,低山丘陵区为高含冰量冻土,主要包括富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层;中高山区次之,而河谷平原和盆地最小。这是由于青藏高原多年冻土分布的垂直地带性规律影响的结果。研究人员还对青藏公路周边的冻土含水量进行了研究,发现青藏公路沿线多年冻土的平均厚度为38.79米,平均含水量为17.19%。
 
高原多年冻土层中地下冰分布取决于多种因素,各种地带性和非地带性因素在具体地理环境中的组合制约着地下冰空间分布差异。低山丘陵区含冰量分布总体大于中、高山区及高原内盆地和河谷地区。高原多年冻土上限以下1米深度内是地下冰最富集的部位,易受短期气候变暖和人为因素的影响而融化,是寒区工程设计和施工以及寒区水文研究中最为关心的对象。
 
研究人员表示,青藏高原多年冻土层在形成的漫长过程中,冻土层不断集聚大量水分并以固态形式长期储存于多年冻土层内,如此长期反复的冻结作用造成参与高原冰冻圈中水分循环的数量逐年减少,必然对高原内部及北部边缘地带局域水循环和小气候产生影响。青藏高原自晚更新世以来气候变干与高原隆升及大气环流的改变有直接关系。随着全球气候变暖,部分多年冻土层消融,肯定可以从已融化的冻土层中释放出少部分水分补充地下水,用于调节区域水资源,但这部分能够补充于地下水资源的数量到底有多少、对区域水资源调节作用有多大,取决于很多因素,如气候变化的方式、幅度、冻土融化速率、深度以及局地岩性、排水和水文地质条件等,是个复杂的巨大系统过程,有待于进一步深入研究。(王进东)
 
《科学时报》 (2010-4-22 A1 要闻)
 
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