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青藏高原多年冻土区潜在融沉风险预估研究取得新进展

时间:  2021-04-06 09:10  点击:   次
多年冻土作为冰冻圈要素的重要组成部分在全球气候变化中的指示作用已被越来越多的研究证实。青藏高原(qtp)作为世界上中低纬度海拔最高、面积最大的多年冻土区,其多年冻土以高温、高含冰量以及对环境敏感为突出特点。近年来,随着气候变暖,高原多年冻土正表现出年均地温升高、活动层厚度增厚、多年冻土厚度变薄、地下冰消融等一系列现象。其诱发的热融灾害严重影响高原冻土区的工程建设以及冻土区环境。
 
为了预估青藏高原多年冻土区的融沉风险状况,冰冻圈科学国家重点实验室吴通华研究员课题组通过多评估指数模型(即,沉降指数 is,风险区划指数 ir,容许承载力指数 ia)相结合的方式,对整个青藏高原多年冻土区潜在融沉风险进行模拟预估。通过对比分析三个模型的结果发现,由于每个模型考虑的影响因素(主要包括地下冰含量、年平均地温和活动层厚度的相对变化等)不同,最终模拟结果存在很大差异。因此,提出修正的一致性指数(ic)模型,完成整个青藏高原多年冻土区的融沉风险评估。基于ic 模型的预估可以有效避免不同模型中由于考虑影响因子不同所带来的模拟结果的差异性。该方法充分考虑了模型之间的共性,在一定程度上可以保证最终分类结果的可靠性。
 
考虑到融沉风险模型的实际应用,本研究进一步将ic模型应用到青藏铁路沿线,研究结果表明,地下冰的存在是多年冻土发生沉降的必要条件;青藏铁路沿线多年冻土区约40.2%的面积属于中高风险区,且主要分布在多年冻土区边界,其中南部边界中高风险区的范围要明显高于北部边界(图1)。随着气候变暖和人类活动的加剧,该地区可能成为沉降发生最严重的区域。基础设施对多年冻土变化的敏感性较为复杂,因此,需要在中高融沉风险区采取紧急和必要的措施,同时,建立工程基础设施的预警系统,防止更大的经济损失。本研究可为青藏高原多年冻土区工程设施的设计、施工和运行维护等方面提供科学依据。
 
上述研究受到国家自然科学基金项目(41690142,41771076,41941015,41961144021,42071093)和中科院“西部之光”等项目的资助。该成果目前发表在science of the total environment国际期刊。
 
 
图1 青藏铁路沿线(50km缓冲区)多年冻土区潜在融沉风险分布图
 
相关论文:ni jie, wu tonghua*, zhu xiaofan, et al. risk assessment of potential thaw settlement hazard in the permafrost regions of qinghai-tibet plateau. science of the total environment, 2021: 145855.
 
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