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一般而言,冻土是指低于零摄氏度度并且含有冰的土壤和岩石。冻土的分布比较广泛, 其中多年冻土约占全球陆地总面积的25%。我国是世界第三大冻土国, 多年冻土面积为215万平方公里, 占国土面积的22. 4%, 如果算上季节性冻土的话,这个比例将是70%。在全球变暖的大背景下, 对全球变化极为敏感的寒区已经发生一系列生态环境的变化, 如冰川萎缩、冻土退化、河川径流量以及生态和环境的变化等。理解水文过程是寒区水资源利用以及生态环境保护的关键, 而冻土的存在改变了寒区的地表径流和水系模式, 地下水的补给、径流和排泄条件也因为冻土的存在而发生了根本变化, 形成了寒区特殊的水文与水文地质环境。探讨以冻土水文为核心的流域冰雪、冻土演化与水文、水资源变化过程对于理解寒区在全球变化下流域水循环和水资源形成过程具有重要意义。

相对于非冻土区, 冻土区的水文过程有其特殊性: (1)冻土层的低渗透性;(2)活动层季节性的冻融过程影响冻土区大部分水文活动;(3)冻融过程伴随的能水变化直接影响土壤水再分配和土壤水贮量变化;(4)年际年内冰雪量变化影响整个水资源分配。由于冻土区通常处于高海拔寒区或亚极地等人类活动稀少地区, 野外试验的布设难度和数据的获取不足导致对冻土水文过程的了解还存在很大的局限性。

近几十年来, 结合各种新技术, 冻土水文在活动层水热传输, 产汇流过程, 流域/区域水资源效应以及模型等各方面都取得了较大的突破。概括起来,冻土对水文过程的影响: (1)隔水或半隔水层; (2)改变土壤入渗和蒸散发过程, 影响积雪储存和消融过程; (3)改变土壤含水量和热量状态, 调蓄流域储水量; (3)改变流域年内、年际的产汇流过程, 影响流域水资源量。





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