青藏高原中部典型下垫面活动层水热动态及其热扩散率研究

多年冻土活动层,尤其是浅层土壤的水热传输机制,以及冻融过程的时空异质性是研究地-气间能水交换的关键.利用位于青藏高原中部的唐古拉和通天河两个活动层观测场2013年的土壤温度和水分数据,比较了不同下垫面浅层土壤日冻融循环过程的差异,以及不同冻融阶段的地温日变化及热扩散率特征.结果表明:根据一日之内地温的正负波动,浅层土壤的冻融过程可以划分为解冻期、完全融化期、始冻期和完全冻结期四个时期,其中解冻期和始冻期统称为日冻融循环发生期.解冻期的持续天数和深度明显高于始冻期,高寒草原的日冻融循环天数和发生深度明显高于高寒草甸.浅层土壤(0～20 cm)日地温变化普遍呈现明显的正弦波动趋势,且不同冻融阶段的振幅差异较大,由于相变的缘故,解冻期的日地温变化振幅最小.高寒草甸的日地温振幅显著低于高寒草原,说明日地温动态与土壤质地和土壤水分密切相关,植被作为热绝缘层,减弱了地温对气温波动的响应.地表下5～10 cm的热扩散率显著大于10～20 cm深度,且5-10月融化季的热扩散率显著大于冻结季.热传导对流方程可以描述多年冻土区典型下垫面在季节冻融循环周期内不同月份的水分迁移方向.