​冻土是什么，它是生态难以割舍的一部分，气候变化的“指示器”

冻土是什么，它是生态难以割舍的一部分，气候变化的“指示器”

辽阔的高原，在这片神秘而平静的土地下，“躺着”一种对温度极为敏感、自然界极不稳定的含冰土壤。这曾经是许多高原工程建设的技术难题。然而，它也是高原生态系统中很难分离的一部分——它就是冻土。

冻土是何物？

冻土是指0摄氏度以下，含有冰的各种岩石和土壤。

根据多年冻土的地理分布等因素，可以将多年冻土分为两类：冰沼土和冻漠土。冰沼土又称苔原土，分布于我国极地冻原气候区和黑龙江省北部。通常处于湿润状态，土层较浅。冻土包括高寒荒漠土和高寒冻土。土壤比较干燥，表层土色较浅，表层砾石较多。

冻土区的工程建筑和施工中，还常根据冻土含冰量的不同，将冻土分为：富冰冻土(含冰量大于50％)，多冰冻土(含冰量为25％～50％)，少冰冻土(含冰量小于25％)；或按其物理状态，将冻土分为：坚硬冻土(或称低温冻土)和塑性冻土。

目前常见的冻土分类还有一种是根据土、石冻结状态延续的时间进行划分的。一般将其划分为短时冻土、季节冻土和多年冻土。冻结状态只延续几小时或数日的冻土称为短时冻土或瞬时冻土；冻结状态持续数月，冬季冻结，夏季融化的土层称为季节冻土；冻结状态持续两年或两年以上的冻土层称为多年冻土。多年冻土可分为上下两层，下层终年不化的土层被称为永冻层，上层随季节变化而发生冻融变化的土层被称为季节融化层。

极端天气与冻土

近代史人类推动历史文明的辉煌时期，也是气候变化最为显著的时期。工业革命以来，人类活动不仅造成全球变暖，而且导致全球生物多样性急剧下降。根据全球气候模式预测，未来100年全球气温将上升1.4-5.8℃，高纬度地区气温上升幅度较大，降水量将增加11%-17%。世界特别是北半球中高纬地区降水量将增加，许多地区还将出现干旱等极端气候。

在全球变暖的背景之下，近50年来，气候主要极端天气事件的频率和强度出现了明显变化。从起初是华北和东北地区干旱趋重，长江中下游流域和东南地区洪涝加剧，到最近的西南严重干旱少雨。有预计，与2000年比较，2020年中国年平均气温将增加1.3～2.1摄氏度。

在北半球广大的中高纬度地区，现代冻土分布面积占北半球陆表面积的24%。我国永久冻土面积215万平方公里，占国土面积的22.4%，居世界第三位。多年冻土分布广泛，对当地植被覆盖、土地利用和工程建设有重要影响，对气候变化的响应也非常敏感。

冻土与气候系统的相互作用是相互的：一方面，冻土是气候变化的指示器。气候变化作为多年冻土的一个重要驱动因素，将引起多年冻土区环境和工程特性的重大变化；另一方面，多年冻土的变化也通过一系列的水热交换过程对气候系统作出反应。当土壤冻结或融化时，会释放或消耗大量的潜热，从而影响气候变化。

目前，全球大多数多年冻土面临着变暖或融化，与100年前相比，中国北部地区现代多年冻土南界已北移20～30千米，出现了自南向北的区域性退化趋势。假如若干年之后，气温比现在升高3℃，多年冻土南界将继续北退，现今的岛状冻土带将完全消失，多年冻土区将仅剩下13.6万平方千米。冻土温度变化的时间约为非冻土的10倍，也就是说，现今温度年变化深度(10～20米)处的温度还是30年前地表温度变化的结果。因此，在自然情况下，冻土带的退化将滞后更长一段时间。冻土对温度变化的自我调节作用还将表现在：当较大面积冰冻土消融是，将吸收大量的热量用于冰的融化，从而部分地影响气温的升高；冻土消融和增温过程，伴随着气温变暖过程中大气降水的增加，植被将得到发展，而这又将抑制冻土的消融。因此在自然状态下，由于气候变暖而造成的冻土退化过程是相当缓慢的，只是在冻土带边缘的高温薄层多年冻土会首先融化。

高原生态系统难以割舍的一部分

冻土在它的水分和热量交换过程中与寒冷地区生态环境发生着密切的关系，不仅控制着地表状态的变化，而且影响着植被的发育程度，同时二者之间还存在着强烈的相互作用，地表条件一旦被破坏，干扰了冻土与地表植被生长间的平衡关系，生态环境将会退化，从而出现荒漠化，甚至沙漠化现象。

冻土对高原生态系统来说，最突出的一个作用是促进湿地的形成。由于永冻层形成天然的“隔水板”，使得降水和径流无法渗入地下，如此一来，地表集水，土壤过湿，土壤上层会低温缺氧，限制好氧细菌的活动：同时，由于冻土中缺少对有机质分解作用强的细菌，植物残留体在燃气条件下难以分解而残存在泥炭之中，形成的泥炭层进一步滞水，就逐渐形成了各种类型的湿地。

而湿地对于冻土区来说，主要起冷却作用。夏季，湿地水体的太阳辐射反射率高于其他物质，水体的蒸发也消耗了大量的热能，另外处于水分饱和状态的苔藓层、泥炭层的热容量大，导热系数小，这些均导致下层冻土的融化深度很小。茂密的森林还会降低到达地面的太阳辐射，并减少地表辐射强度，导致夏季林内温度明显低于空旷地的气温，温差也较小。可见，严寒的气候、茂密的植被、林间的湿地等因素是形成大面积多年冻土地带的根本原因。

由于冻土的存在，高原植物长期依靠冻结滞水维持生长，与冻土一起储存了大量的淡水资源，形成了一片典型而独特的冻土森林。这种寒冷潮湿的环境不仅维持了多年冻土的存在，而且保证了森林的生存和发展。

当冻土融化时，由于地形原因。在原来的多年冻土区，土壤会变干，水会聚集在低洼地带，使那里出现湿地。因此，高原植物的生长状况发生了恶性变化，导致冻土林逐渐消失。多年冻土的大面积退化必然导致湿地的萎缩。