近55 a佳木斯地区最大冻土深度变化特征及其影响因子的分析

许英杰,尹嫦姣

(佳木斯市气象局，黑龙江 佳木斯154004)

近55 a佳木斯地区最大冻土深度变化特征及其影响因子的分析

许英杰,尹嫦姣

(佳木斯市气象局，黑龙江 佳木斯154004)

利用1961-2010年佳木斯、富锦2个代表站55 a的最大冻土深度及影响冻土的降雪、冬季温度等资料，采用气候趋势系数和气候倾向率的方法，对1961年以来佳木斯地区最大冻土深度变化进行了分析。结果表明，佳木斯地区最大冻土深度年际变化呈减小趋势，西部减小趋势明显大于东部；影响最大冻土深度变化的主要因子是最大积雪深度和冬季平均降水量，而且两者是呈负相关，相关系数通过信度为0.001的显著性检验。

最大冻土深度；变化特征；影响因子；相关性

1 引言

佳木斯地区位于中国东北的松花江、黑龙江和乌苏里江汇流而成的三江平原腹地(45°56′-48°28′N，129°29′-135°5′E)。属中温带大陆性季风气候，冬长夏短，属于季节性冻土区。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[1]，作为气温的产物，冻土对气候变暖具有高度的敏感性,是全球气候变化的重要指标[2]。

我国从20世纪80年代初以来开始增暖，黑龙江省是增暖中心，冬春季(11月—次年5月)增幅最大，80年代以前偏冷年份居多，以后以偏暖年份为主[3]。在全球气候变暖的大背景下,研究佳木斯地区冬春季最大冻土深度变化特征及其变化趋势，以及气候因子（降雪、积雪、温度、地面温度）变化对最大冻土变化的影响,对三江平原生态环境的保护与开发利用,对公路、铁路和水利工程建设,特别是对三江平原的粮食生产安全有一定参考意义。

2 资料与方法

资料取自黑龙江省CIMISS气象资料数据库中佳木斯站和富锦站1961-2015年 (当年8月-翌年7月)最大冻土深度，最大积雪深度（当年10月-翌年4月）、其它冬季资料均取自当年11月-翌年3月。

最大冻土深度变化趋势和幅度用趋势系数、变化倾向率等来表示，趋势系数是逐年度的最大冻土深度与年份的相关系数，最大冻土深度变化倾向率是气候要素值与时间的线性回归系数,单位为cm/10 a。

3 最大冻土深度变化的空间特征

最大冻土深度是年内埋入土中的冻土器内结冰的最大长度，其变化反映了冻土的变化情况[4]，为全面反映佳木斯地区最大冻土深度变化，选择佳木斯站代表西部地区，富锦站代表东部地区。1961—2015年间佳木斯（西部）最大冻土深度最大值出现在1976年为220 cm，冻土深度最小值出现在2013年为93 cm，最大值年份与最小值年份两者相差127 cm；富锦（东部）最大冻土深度最大值出现在1969年为228 cm，冻土深度最小值出现在2013年为101 cm,最大值年份与最小值年份两者相差127 cm。

近55 a来佳木斯地区最大冻土深度呈减小趋势，佳木斯（西部）最大冻土深度趋势系数为-0.5095，通过信度α=0.001的显著性检验，呈现极显著相关；富锦（东部）最大冻土深度趋势系数为-0.2793,通过信度α=0.05的显著性检验，呈现显著相关。

近55 a来佳木斯地区最大冻土深度变化呈减小趋势(图1、图2)。 佳木斯（西部）最大冻土深度变化倾向率为-9.087 cm/10a，线性趋势方程为Y=-0.9087X+193.14，55 a来佳木斯（西部）最大冻土深度减少了49 cm；富锦（东部）最大冻土深度变化倾向率为-4.917 cm/10a，线性趋势方程Y=-0.4917X+183.97,55 a来富锦最大冻土深度减少26 cm。佳木斯地区最大冻土深度变化倾向率西部明显大于东部。

4 最大冻土深度年代际变化

图1 佳木斯（西部）最大冻土深度变化及其线性趋势

图2 富锦（东部）最大冻土深度变化及其线性趋势

佳木斯(西部)20世纪70年代最大冻土深度最深达到191.8 cm，70年代比60年代冻土深度增加17.2 cm，80年代比70年代冻土深度减少20.8 cm，90年代比80年代冻土深度增加5.2 cm，21世纪00年代比20世纪90年代冻土深度减少30.1 cm，10年代比00年代冻土深度减少20.9 cm；富锦（东部）20世纪70年代最大冻土深度最深达到186.8 cm，70年代比60年代冻土深度增加8.6 cm,80年代比70年代冻土深度减少16.6 cm,90年代比80年代冻土深度减少15.6 cm，21世纪00年代比20世纪90年代冻土深度增加16.9 cm,10年代比00年代冻土深度减少21.9 cm。总体来说，佳木斯地区最大冻土深度随年代际的增加而呈波动式减小，佳木斯地区佳木斯 （西部）最大冻土深度年代际变化幅度比富锦（东部）大。尤其20世纪90年代以后佳木斯地区西部最大冻土深度减少最为明显。

5 降雪与最大冻土深度的关系

5.1 最大积雪深度与最大冻土深度的关系

积雪对冻土有重要影响，雪盖对地面有保温作用，积雪消融吸收热量又可降低地面吸收，这就造成了积雪对冻土影响的不确定性[5]。1961-2015年55 a来佳木斯地区年最大积雪深度变化呈上升趋势。佳木斯(西部)其上升倾向率为2.421 cm/10a，线性趋势方程为Y=0.2421x+15.275，最大积雪深度与最大冻土深度之间的相关系数为-0.648，通过信度为0.001的显著性检验，达到极显著相关水平；富锦(东部)其上升率为2.638 cm/10a，线性趋势方程为Y=0.2638x+8.4869，最大积雪深度与最大冻土深度之间的相关系数为-0.525，通过信度为0.001的显著性检验，达到极显著相关水平。最大积雪深度与最大冻土深度存在显著的负相关，说明最大积雪深度越深(越浅)最大冻土深度越浅(越深)。

5.2 冬季平均降雪量与最大冻土深度的关系

佳木斯地区每年11月到翌年3月基本以降雪为主有少量雨夹雪和降雨，故用当年11月到翌年3月平均降水量代表冬季平均降雪量。1961-2015年55 a来佳木斯地区冬季平均降雪量变化是呈增加趋势，佳木斯（西部）增加倾向率约为1.583 mm/10a,线性趋势方程为Y=0.1583X+4.6823，冬季平均降雪量与最大冻土深度之间的相关系数为-0.654，通过信度为0.001的显著性检验，达到极显著相关水平；富锦（东部）增加倾向率为1.185 mm/10a，线性趋势方程为Y=0.1185X+5.3343，冬季平均降雪量与最大冻土深度之间的相关系数为-0.47333,通过信度为0.001的显著性检验，达到极显著相关水平。冬季平均降雪量与最大冻土深度存在显著的负相关,二者相关性较强,说明冬季平均降雪量越大(越小)最大冻土深度越浅(越深)。

6 温度与最大冻土深度的关系

6.1 冬季平均温度与最大冻土深度的关系

气候是冻土分布的主导因素,气温的变化势必影响冻土变化[6]。1961-2015年55 a来佳木斯地区冬季平均温度变化呈上升趋势，佳木斯（西部）上升倾向率为0.379℃/10a，线性趋势方程为 Y=0.0379X-12.973，冬季平均温度与最大冻土深度之间的相关系数为-0.183,通过信度为0.5的显著性检验，呈弱的相关；富锦（东部）其上升倾向率为0.25℃/10a，线性趋势方程为Y=0.025X-13.44，冬季平均温度与最大冻土深度之间相关系数为-0.336，通过信度为0.01的显著性检验，达到显著相关水平。冬季平均温度与最大冻土深度存在负相关，二者相关性较弱。

6.2 冬季平均最低温度与最大冻土深度的关系

1961-2015年55 a来佳木斯地区冬季平均最低温度变化呈上升趋势，佳木斯（西部）其上升倾向率为0.52℃/10a，线性趋势方程为Y=0.052X-18.98，冬季平均最低温度与最大冻土深度之间相关系数为-0.149,通过信度为0.5的显著性检验，呈弱的相关；富锦（东部）其上升倾向率为0.374℃/10a，线性趋势方程为Y=0.0374X-20.22，冬季平均最低温度与最大冻土深度之间相关系数为-0.376，通过信度为0.05的显著性检验,达到显著相关水平。 冬季平均最低温度与最大冻土深度存在负相关,二者相关性较弱。

7 结论

(1)1961-2015年55 a间佳木斯地区最大冻土深度呈现减少趋势,佳木斯(西部)最大冻土深度趋势系数为-0.5095，通过信度为0.001的显著性检验，达到极显著相关水平，最大冻土深度减少倾向率为-9.087 cm/10a；富锦 （东部）最大冻土深度趋势系数为-0.2793,通过信度为0.05的显著性检验,达到显著相关水平。最大冻土深度减少倾向率为-4.917 cm/10a。

(2)佳木斯地区最大冻土深度年代际变化呈现波动式减少趋势，西部最大冻土深度年代际变化幅度比东部大，尤其20世纪90年代以后西部最大冻土深度减小明显。

(3)1961-2015年55 a佳木斯地区最大积雪深度、冬季降雪量、冬季平均温度和冬季平均最低温度年际变化均呈上升趋势，上述各因子与最大冻土深度之间相关系数均呈现负相关。佳木斯地区最大冻土深度与最大积雪深度、冬季降雪量之间的相关系数通过信度为0.001的显著性检验，达到极显著水平，说明佳木斯地区最大冻土深度减小与最大积雪深度、冬季降雪量的增加有密切关系。冬季最大冻土深度与冬季平均温度、冬季平均最低温度之间的相关性并不密切。

[1]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社,2003:90-91.

[2]刘小宁,李庆祥.我国最大冻土深度变化及初步解释[J].应用气象学报,2003,14(3):299-308.

[3]任国玉,徐铭志,初子莹,等.近54年中国地面气温变化[J].气候与环境研究,2005,10(4):717-727.

[4]杜红,吴晓龙,杜峰,等.近50年石河子地区冻土变化特征及影响因子分析 [J].中国农学通报,2014,130(26):155-158.

[5]高荣,韦志刚,董文杰.20世纪后期青藏高原积雪和冻土变化变化及气候变化的分析 [J].高原气象,2003,22(2):191-196.

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

Analysis of the characteristics of maximum frozen soil depth and its influencing factors in Jiamusi area in the past 55 years

XU Ying-jie,YIN Chang-jiao
(Jiamusi meteorological bureau,Heilongjiang Jiamusi 154004)

Based on the maximum permafrost depths,snowfall and winter temperature data of Jiamusi and Fujin 2 representative stations from 1961 to 2010,using the climatic trend coefficient and climate tendency method to analyze the maximum permafrost depth change in Jiamusi region.The results show that,the interannual variability of the permafrost depth in Jiamusi area is decreasing,and the decreasing trend in the west is obviously larger than that in the east.The main factors affecting the maximum permafrost depth change are the maximum snow depth and the winter average precipitation,and the two are negatively correlated,The correlation coefficient through the reliability of 0.001 significant test.

Maximum permafrost depth;variation characteristics;influencing factors;correlation

1002－252X(2017)03－0004－03

2017－6－1

许英杰（1963-），男，辽宁省丹东市人，成都信息工程学院，本科生，高级工程师.