李锐超 谢瑾博 谢正辉

1 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室，北京 100029

2 中国科学院大学地球与行星科学学院，北京 100049

1 引言

冻土在北半球分布广泛，约占其陆地面积的25%（Muller et al., 1947; Zhang et al., 1999）。由于气候变暖，近年来多年冻土退化严重、反映地壳表层每年寒季冻结、暖季融化岩土层的活动层厚度不断增加（Delisle, 2007; Koven et al., 2013）。近 20年来青藏高原多年冻土相对面积减少4.3%，约3.1×104km2，相应的季节冻土面积增加 3.1×104km2（ 张 国 胜 等 , 2007; Yang et al., 2010; 徐 晓 明 等 ,2017）。多年冻土活动层厚度受气候条件的驱动，并与海拔、经纬度、活动层岩性、含水特征、地面温度以及下垫面性质有关。另一方面，冻土活动层厚度变化影响陆气之间的水分能量交换以及生态系统的碳循环过程，对天气以及气候过程产生重要影响。随着活动层厚度的增加，北极多年冻土中储存着大量的二氧化碳、甲烷等温室气体会释放到大气中，进一步加剧全球变暖（Schuur et al., 2015）。世界气候研究计划WCRP已经将活动层厚度的变化研究列为气候和冰冻圈CLIC计划的主要观测研究内容之一（Brown et al., 2000; Nelson et al., 2004）。这些都表明研究多年冻土区活动层厚度变化及其影响的重要性。

早期开展的环北极多年冻土区活动层厚度以及近地表冻土变化的监测表明：在过去几十年里，北极地区的活动层厚度不断增加，其中俄罗斯北极地区活动层厚度增加较多，增加了约22 cm（Harris et al., 2003; Frauenfeld et al., 2004）。近几十年来青藏高原多年冻土活动层厚度也表现出明显增加的趋势，对水文过程、生态系统碳循环过程、气候变化、寒区工程以及基础设施等影响巨大（Zhao et al.,2004; 李元寿等, 2010; Wu and Zhang, 2010; 张中琼和吴青柏, 2012）。……