冻土地貌在我国的分布及其特征,类型,成因初探.

冻土地貌在我国的分布及其特征，类型，成因初探.一、引言冻土，一般指温度在0℃或0℃以下，并含有冰的各种岩土和土壤。

按土的冻结状态保持的时间长短，冻土一般又可分为短时冻土（数小时、数日以至半月）、季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（数年至数万年以上）三种类型。

冻土是地球五大圈层之一，冰冻圈的重要组成部分，它覆盖全球陆地表面的很大面积，地球上多年冻土，季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。

在北半球，多年冻土约占陆地表面的24%，季节冻土约占30%。

在全球各大洲均有季节冻土发生, 在欧亚大陆, 系统冻结区(每年发生)南界一般可到30°N , 在南半球季节冻土冻结面积比北半球小得多。

由于冻土分布广泛且具有独特的水热特性, 这使它成为地球陆地表面过程中的一个非常重要的因子。

一方面, 冻土是气候变化的灵敏感应器, 气候变化将引起冻土地区环境和冻土工程特性的显著变化, 这一点正在被冰冻圈检测所证实。

另一方面,冻土的变化也反作用于气候系统, 因为冻土影响到陆地表面的热平衡, 当土壤冻结或消融时, 会释放或消耗大量的融化潜热, 土壤的热特性也随之改变。

同时, 冻土的变化也会对建立在其上的生态环境造成很大的影响。

冻土研究目前主要集中在北半球。

过去数十年的研究表明, 多年冻土在普遍的融化, 季节冻土的范围在缩小, 在西伯利亚地区、北美的加拿大、阿拉斯加地区都观测到了地温升高, 冻土退化的事实, 科学家们认为过去数十年永久冻土和季节冻土区的变化是气候增暖的结果。

全球变暖导致了多年冻土的退化和消融, 从而导致存储在冻土中的碳的释放, 这又进一步加剧了全球变暖。

在我国, 冻土也有广泛的分布, 季节性冻土和多年冻土影响的面积约占中国陆地总面积的70 % ,如果算上短时冻土其面积则要占到90 %左右, 其中多年冻土约占22.3 % , 冻土对我国人民生活和经济建设有着举足轻重的影响。

对我国冻土的研究目前主要集中在青藏高原地区, 对高原以外地区的冻土时空分布特征、变化趋势以及年代际变化了解得不多。

在全球变暖的背景下, 中国的冻土是否也随之出现了显著的退化现象, 而由此带来的一系列的生态退化问题将会引起更多的社会、经济问题和更为广泛的社会关注。

由于我国的冻土研究主要利用样本较少的野外勘探资料, 因此观测资料成为首先要解决的问题, 本文通过对中国气象台站冻土观测资料的整理和分析, 揭示了中国冻土的时空变化特征, 以及在全球变暖背景下中国冻土的变化趋势。

二、我国冻土的分布和类型1.冻土的类型前面提到，冻土分为多年冻土，季节冻土和短时冻土三个类型。

处在不同气候带的地方，冷半年（月平均气温低于零度）及热半年（月平均气温高于零度）延续的时间长短不同。

自南而北，由低往高，冷半年延续时间增长。

由此而产生了多种类型的冻土。

冻结状态持续三年或三年以上的土（岩）层为多年冻土。

根据我国具体情况，决定多年冻土形成与存在的自然条件不同，又分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土两种。

高纬度多年冻土的形成与存在是与纬度有密切的关系；高海拔多年冻土是由海拔高度所决定的。

冬季冻结，夏天完全融化的土（岩）层称季节冻土。

根据季节冻土的下垫土（岩）层及其关系又分为两种，即季节冻结层——夏季融化，冬季冻结（存在时间大于个月）时不与多年冻土衔接或其下垫融土的土（岩）层；季节融化层——夏季融化，冬季冻结并下垫多年冻土的土（岩）层短时冻土——冬季冻结持续时间小于一个月，其余时间处于融化状态的土（岩）层。

2.冻土的分布中国多年冻土又可分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土，前者分布在东北地区，后者分布在西部高山高原及东部一些较高山地（如大兴安岭南端的黄岗梁山地白山、五台山等）。

1.东北冻土区为欧亚大陆冻土区的南部地带，冻土分布具有明显的纬度地带性规律，自北而南，分布的面积减少。

本区有宽阔的岛状冻土区（南北宽200～400 公里），其中国冻土类型分布图热状态很不稳定，对外界环境因素改变极为敏感。

东北冻土区的自然地理南界变化在北纬46°36'～49°24'，是以年均温0℃等值线为轴线摆动于0℃和±1℃等值线之间的一条线。

东北多年冻土分布的特点表现在：①主要受纬度地带性制约，自北而南，随年平均气温升高（-5℃至0℃）、年平均气温较差减小（50℃至40℃），多年冻土所占面积的百分比由80%减至5%以下，由大片分布至岛状和稀疏岛状甚至零星分布；年平均地温升高，由北部-4℃到南部的0～-1℃，而融土的温度由1℃至3～4℃；多年冻土的厚度由上百米减至几米。

②海拔高度影响的叠加使东北多年冻土分布更具特色。

一是表现在大兴安岭地区的多年冻土比小兴安岭地区更为发育，大片、大片-岛状分布的多年冻土集中在大兴安岭，而在小兴安岭只有岛状和稀疏岛状冻土分布；冻土层的温度由西向东升高；东北多年冻土区的自然地理南界，在西部可到46°30′N，东部知道47°48′N。

二是与俄罗斯境内的多年冻土相比，我国东北多年冻土区与西伯利亚南部的三个冻土亚区（多年冻土南区）的特征相似（下表）；我国东北冻土的年平均温度，甚至还与西伯利亚多年北区的一部分相当，就是说，我国东北多年冻土（主要是大兴安岭）较邻近的西伯利亚南部地区更为发育。

此现象早已引起国内外学者关注。

咋看起来似不好理解，但对比地形条件则可看出，大兴安岭北部海拔高度在1000m 左右，而西邻额尔古纳河的东外贝加尔地区的海拔高度一般在350～400m，为地形和缓的中山区，北邻黑龙江的低山区海拔仅200～400m（局部到700～800m），该低山区东部则为阿穆尔—结雅平原。

可见，在我国东北多年冻土的发育中，尤其是大片多年冻土的出现，海拔高度起了重要的作用。

三是东北多年冻土区的自然地理南界呈“W”字形，正是在纬度地带性制约下，同时又受到东西方向上两高（大兴安岭和小兴安岭）夹一低（松嫩平原）的地形影响所致。

在南界以南，只在一些高山（如长白山、黄冈梁山等）上才有多年冻土出现。

③低洼处冻土条件更为严酷。

在我国东北大片冻土区，山间洼地和河谷阶地有苔藓生长和泥碳层的沼泽化地段，冻土温度最低（-3～-4℃），地下冰最发育，冻土厚度也最大（100m及其以上）。

这一现象发生于土的岩性和含水量具体相关。

但冬季逆温层的存在实为决定因素，而且在地形切割的地区尤为突出。

在与我国东北冻土区毗邻的冻土区，这也是显著的特点。

④东北岛状、稀疏岛状和零星分布冻土区南北宽达200～400km，其面积比大片和大片-岛状冻土两个区的面积大得多。

这一广阔地带，实际上是多年冻土与季节冻土相互过度的地带，对地表热交换条件变化反应敏感的地带，也是生产实践中经常遇到的冻胀，融沉等不良冻土工程地质现象的地带。

2.在西部高山高原和东部一些山地，一定的海拔高度以上（即多年冻土分布下界）方有多年冻土出现。

冻土分布具有垂直分带规律，如祁连山热水地区海拔3480 米出现岛状冻土带，3 780 米以上出现连续冻土带；前者在青藏公路上的昆仑山上分布于海拔4200 米左右，后者则分布于4350 米左右。

青藏高原冻土区是世界中、低纬度地带海拔最高（平均4000 米以上）、面积最大（超过100 万平方公里）的冻土区，其分布范围北起昆仑山，南至喜马拉雅山，西抵国界，东缘至横断山脉西部、巴颜喀拉山和阿尼马卿山东南部。

在上述范围内有大片连续的多年冻土和岛状多年冻土。

在青藏高原地势西北高、东南低，年均温和降水分布西、北低，东、南高的总格局影响下，冻土分布面积由北和西北向南和东南方向减少。

高原冻土最发育的地区在昆仑山至唐古拉山南区间，本区除大河湖融区和构造地热融区外，多年冻土基本呈连续分布。

往南到喜马拉雅山为岛状冻土区，仅藏南谷地出现季节冻土区。

中国高海拔多年冻土分布也表现出一定的纬向和经向的变化规律。

冻土分布下界值随纬度降低而升高。

二者呈直线相关。

冻土分布下界值中国境内南北最大相差达3000 米，除阿尔泰山和天山西部积雪很厚的地区外，下界处年均温由北而南逐渐降低（由-3～-2℃以下）。

西部冻土下界比雪线低1000~1100 米，其差值随纬度降低而减小。

东部山地冻土下界比同纬度的西部高山一般低1150～1300 米。

三、各冻土区特征1.东部冻土大区①．寒冷是该区气候的主要特征，尤其是冬季因受西伯利亚、蒙古高压控制，较强的冷空气流长驱直入，气温大幅下降。

夏季，本区受太平洋高压影响，东南季风增强，南来的暖湿空气与贝莱的冷空气在本区交汇，形成多雨天气。

这样在一定程度上抑制了气温增高。

因此年平均气温低是该去能保存和发育多年冻土的基本条件也是欧亚大陆多年冻土南界于本区明显向南突出的主要原因之一。

大小兴安岭多年冻土的厚度及温度一般规律：众所周知，随着纬度增加而年辐射量逐渐减少，在赤道附近达最大值，为220kcal/（cm²²a），到极圈以内出现最小值。

正因如此，该区多年冻土温度厚度与其分布及发育程度相一致，由南界往北，随年平均气温降低，冻土温度由0℃降到-3.0℃，最低可达-4.2℃；厚度由几米增加到50～80m，最大计算值达140m。

由下图可以看出，冻土温度厚度点并非成斜线，而是有一定的离散度，表明冻土温度厚度总体格局受纬度控制的同时，还受其他自然地理地质条件影响。

此外，该区气温和年均地温具有明显的纬度地带性规律，冻土冷生组构及含冰量分布也展现出一定地带性规律。

据多年观察和资料表明，该区自南而北，随气温及年均地温降低，冻土总含冰量有明显增加趋势，而冻土冷生组构类型多是整体状、微博层状，总含冰量一般10%～30%，很少大于40%。

而在大兴安岭北部，含冰量变化到80%～90%。

对于地下冰的矿化度及化学成分，取决于形成并的水分来源、围岩性质及冰的成因等。

由于冻结析盐作用使生成的地下冰的矿化度小于原来补给水源矿化度的结果。

同时，地表水、冻结层上水、降水与地下冰的水化学类型极为相近，给出下表。

②.东北、华北温带-暖温带季节冻土区本区北自东北多年冻土区南界，南至“秦淮线”，处于东北、华北中温带-暖温带内。

由北而南，年平均气温1～14℃，年平均气温较差45～27℃。

在北部，10月下旬地面开始稳定冻结，3月中达最大季节冻结深度；在南部，12月中旬开始稳定冻结，1月中下旬即达最大冻结深度。

季节冻结层地面的平均温度自北而南，由3～4℃升高至15℃。

按季节冻结层地面的平均温度，发育长期稳定型（2～5℃）、稳定性（5～10℃）、南方型（10～15℃）的季节冻结。

按地面年平均温度较差，发育增强大陆型和大陆型的季节冻结。

现参照《中国自然地理》给出下表来表示一部分本区的地貌冻土情况。

③.华中及华东亚热带短时冻土区本区位于我国东部温带-暖温带季节冻土区以南，即北以秦岭-淮河线为界，由三门峡往东，经开封北，商丘直抵连云港。