内蒙古鄂温克族自治旗冻土深度变化特征分析

潘丽华

（内蒙古鄂温克族自治旗气象局，内蒙古 鄂温克族自治旗 021100）

冻土是指含有水分的土壤因温度下降到0℃或以下而呈冻结的状态，它是气候变动的敏感指示器。而季节性冻土的冻结和融化层在温度年变化层的上部，更接近地表，对气候变化更为敏感，反应更加迅速。研究冻土对工程建设、道路设计以及农牧业生产都具有一定的指导性意义。内蒙古鄂温克地区冬季漫长寒冷，气温低，直接影响冻土层的变化，进而对农牧业生产产生影响。因此，了解该地区冻土深度的变化特征对合理利用气候资源有针对性地安排农牧业生产有重要意义。

1 资料与方法

该文选取鄂温克地区1981—2010年30年的历年最大冻土深度资料，利用描述分析和气候统计的方法分析要素的年际变化特征，用累积距平［1］方法计算最大冻土深度的气候变化趋势。

2 最大冻土深度年际变化

由表1可以看出，鄂温克地区20世纪90年代比80年代平均最大冻土深度下降3 cm，最大冻土深度（最大值）下降10 cm，最大冻土深度（最小值）上升2 cm；21世纪00年代比20世纪90年代平均最大冻土深度上升22 cm，最大冻土（最大值）深度上升39 cm，最大冻土深度（最小值）上升3 cm。21世纪00年代比20世纪80年代平均最大冻土深度上升19 cm，最大冻土（最大值）深度上升29 cm，最大冻土深度（最小值）上升5 cm。

由图1可以看出，鄂温克地区冻土深度随着年份增长，最大冻土深度在逐年增大。30年平均最大冻土深度为244 cm，冻土最深出现在2010年的4月10—19日，深度为288 cm，最浅的年份为1983年的3月13—25日，冻土深度为222 cm。1981—1994年最大冻土深度基本在平均线以下但变化幅度不大，呈上升趋势。最大冻土深度的最大值出现在2010年（为288 cm），最小值出现在1983年（为222 cm），最大值与最小值相差66 cm。1991—2010年最大冻土深度基本在平均线上方，但变化幅度不大，呈上升趋势。根据研究结果得出：在鄂温克地区铺设下水管道［2］应在250 cm以下，不能少于250 cm，否则容易造成下水管道堵塞［3］和冻裂。

表1 鄂温克地区1981—2010年最大冻土深度 cm

图1 鄂温克地区1981—2010年最大冻土深度变化曲线

表2 鄂温克地区1981—2010年最大冻土初日和终日

冻土深度与温度［4］的关系：通过资料分析得出，每年的最大冻土深度多出现在3月末至4月中旬，这与深层地温最低值多出现在春季有直接的关系。冻土深度同时与春季（3—4月）空气平均温度呈正相关的关系，3—4月的平均气温越低，冻土深度就越深，反之则冻土深度就越浅。例如，冻土最深出现在2010年的4月10—19日，同时2010年4月的平均气温也是1981—2010年同期最低的。

从最大冻土深度累计距平［5］变化曲线上可得出（见图2），累计距平曲线绝对值最大出现在2003年，达138，之后逐渐减小。1981—1983—1988—1989年冻土深度经历了上升—下降—上升—下降的波动变化过程，1990—2010年呈波动上升的趋势。

从最大冻土深度重现期［6］得出（见图 3），鄂温克百年一遇的最大冻土深度为289 cm，在研究期内未出现过；2010年3月22日—5月11日的最大冻土深度达到了五十年一遇、二十年一遇、十年一遇的最大冻土深度的标准。

3 冻土初日和终日变化

由表2可以看出，鄂温克地区冻土初日［7］历年平均值为10月15日，最早冻土初日为9月29日，出现在2004年，最晚冻土初日为11月1日，出现在1985年、1987年、1992年，极差为33 d。2001—2010年平均初日为10月12日，比历年平均冻土初日偏早3 d。1981—1990年和1991—2000年平均初日比历年平均值偏晚1 d和2 d。

冻土终日平均值为5月20日。最早终日为5月6日，出现在1996年；最晚终日为6月8日，出现在1987年，极差为33 d。1981—1990年平均终日为5月27日，比历年平均值偏晚7 d。1991—2000年平均终日为5月17日，比历年平均值偏早3 d。2001—2010年平均终日为5月20日，与历年平均值相同。

图2 鄂温克地区1981—2010年最大冻土深度累计距平

图3 鄂温克地区最大冻土深度最大重现期

由图4可以看出，鄂温克地区冻土初日和终日都呈提前趋势，冻土初日的提前趋势明显于冻土终日，倾向率分别为-1.49 d/10年和-1.08 d/10年。也就是说冻土初日和终日呈提早趋势，冻土开始冻结的日期在提前，冻土解冻的日期也在提前。

4 无冻土期变化特征

无冻土期是指一年中土壤解冻后一日至冻结前一日的一段时间。由图5可以看出鄂温克地区30年平均无冻土期为167 d。最长无冻土期为187 d，出现在1990年；最短无冻土期为144 d，出现在1986年，日极差为43 d。因无冻土期随冻土初日和终日的变化而变化，所以其绝对变率比前两者绝对变率大。无冻土期呈微弱的下降趋势，下降倾向率为0.416 d/10年，反映无冻土期在逐渐变短，无冻土期趋势线与平均线近似于重合。工程建设单位如能准确掌握无冻土期，合理安排施工时间，可以最大限度地节约资金，鄂温克地区的平均无冻土期为5月20日—10月15日。

图4 鄂温克地区冻土初、终日变化趋势

图5 鄂温克地区无冻土日数变化趋势

图6 鄂温克地区无冻土期变率变化趋势

由图6可以看出，鄂温克地区无冻土变率最大为1986年，达到了14%；最小值为0，出现在1991年，下降倾向率为0 d/10年。

5 结论

5.1 最大冻土深度多年平均值、最深值和最浅值

鄂温克地区最大冻土深度多年平均为244 cm。冻土最深出现在2010年的4月10—19日，深度为288 cm；最浅的年份为1983年的3月13—25日，冻土深度为222 cm。

5.2 最大冻土深度年际变化

最大冻土深度年际变化不大。最大冻土深度呈逐年上升的趋势，升幅为12.69 cm/10年，冻土层呈相对稳定态势。

5.3 冻土初日

鄂温克地区冻土初日历年平均值为10月15日。其中，最早冻土初日为9月29日，出现在2004年；最晚冻土初日为11月1日，出现在1985年、1987 年、1992 年，极差为 33 d。

5.4 冻土终日

鄂温克地区冻土终日历年平均值为5月20日。其中，最早终日为5月6日，出现在1996年；最晚终日为6月8日，出现在1987年，极差为33 d。

5.5 无冻土期

鄂温克地区30年平均无冻土期为167 d。其中，最长无冻土期为187 d，出现在1990年；最短无冻土期为 144 d，出现在 1986年，日极差为43 d。

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［1］刘先昌，国世友，金磊，等.近47 a来黑龙江省地面最大冻土深度变化分析［J］.黑龙江气象，2008，25（4）：42-43.

［2］罗定伦.冻土隧道防排水浅探［J］.西部探矿工程，2011（8）：192-194.

［3］刘明刚.冻土路基设计初探 ［J］.物流工程与管理，2012，34（9）：147-148.

［4］周纳吾，郭东信.我国多年冻土的主要特征［J］.冰川冻土，1982，4（1）：1-21.

［5］陈博，李建平.近50年来中国季节性冻土与短时冻土的时空变化特征［J］.大气科学，2008，32（3）：432-443.

［6］赵共国，王浩清，顾国安.中国的冻土［J］.土壤学报，1993，30（4）：341-354.

［7］拉多.冬季冻土规律探寻［J］.西藏科技，2010（12）：56-57.