Permafrost dynamics and their hydrologic impacts over the Russian Arctic Drainage Basin

Posted by CryoECNU on April 1, 2021

Kang Wang, Tingjun Zhang\(^+\), Daqing Yang (2021), Permafrost Dynamics and their Hydrologic Impacts over the Russian Arctic Drainage Basin. Advances in Climate Change Research: DOI:10.1016/j.accre.2021.03.014.

在过去的几十年中,北极和亚北极地区已经发生了显著快速的气候变化,这正在改变着北极的水文循环。已有观测显示,在过去的几十年中,北极主要河流的年径流量显着增加。陆地输入的淡水对北冰洋乃至全球海洋系统都很重要。淡水通量的变化也可将大量的陆地汞、氮和碳等带入北冰洋,并对海洋生态产生重要影响。对于北极河流径流变化的原因有着不同的观点。

本研究系统分析了西伯利亚主要流域的气候、多年冻土变化特征,在此基础上,探讨了多年冻土变化及其对河流径流变化的可能影响。以期从多年冻土和土壤冻融变化角度对北极河流径流变化提供一定科学支撑。

我们发现,自20世纪70年代以来,Ob、Yenisei和Lena河流域的活动层体积分别增加了28、142和228 立方千米。由此导致地下冰的融化会对径流产生一定影响,但取决于地下冰含量、多年冻土面积等因素。同时发现,在Lena和Yenisei流域活动层与冬季径流变化有显著正相关关系,但在Ob流域没有统计显著的相关关系。这表明活动层增加可能为下一个冷季的河流径流贡献了部分水源。

在多年冻土发育的流域,多年冻土的变化可能是理解水文过程中不可或缺的一个组份。本研究中关注的活动层厚度可能是水文过程的一个有用的指示器或预报器,特别是对于基流,因为它综合了过去一段时间内多种来源的信息,包括降雨、积雪、融化的地下冰等。当然,基于观测资料还很难完全将这些复杂信息完全解耦,可能需要借助模型的手段。我们的研究也为未来多年冻土水文模型的发展和改良提供了可能的方向。