吉林省季节冻土区年冻融指数的时空变化特征

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2020.0035

冰川冻土 ›› 2020, Vol. 42 ›› Issue (2): 430-438.doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2020.0035

吉林省季节冻土区年冻融指数的时空变化特征

任景全¹(), 刘玉汐², 王冬妮¹, 王亮³, 孙月⁴, 郭春明¹, 李琪⁵

^1.吉林省气象科学研究所, 吉林长春 130062
^2.吉林省气象台, 吉林长春 130062
^3.吉林省气候中心, 吉林长春 130062
^4.吉林省气象探测保障中心, 吉林长春 130062
^5.江苏省农业气象重点实验室, 江苏南京 210044

收稿日期:2018-06-11 修回日期:2018-12-12 出版日期:2020-08-31 发布日期:2020-09-11
通讯作者: 郭春明 E-mail:renjingquan1988@126.com
作者简介:任景全（1988 - ），男，内蒙古赤峰人，工程师， 2013年在南京信息工程大学获硕士学位，从事农业气象方向研究. E-mail： renjingquan1988@126.com
基金资助:
公益性行业（气象）科研专项(GYHY201206018);吉林省重点科技攻关项目(20150204014NY)

Spatiotemporal changes of annual freezing/thawing index of seasonally frozen soil in Jilin Province

Jingquan REN¹(), Yuxi LIU², Dongni WANG¹, Liang WANG³, Yue SUN⁴, Chunming GUO¹, Qi LI⁵

^1.Institute of Meteorological Science of Jilin Province，Changchun 130062，China
^2.Jilin Meteorological Observatory，Changchun 130062，China
^3.Jilin Climate Center，Changchun 130062，China
^4.Jilin Meteorological Detection Support Center，Changchun 130062，China
^5.Jiangsu Key Laboratory of Agricultural Meteorology，Nanjing 210044，China

Received:2018-06-11 Revised:2018-12-12 Online:2020-08-31 Published:2020-09-11
Contact: Chunming GUO E-mail:renjingquan1988@126.com

摘要/Abstract

摘要：

利用1961 - 2015年吉林省46个气象站的气象数据，采用气候诊断分析方法，研究了吉林省季节冻土区年冻融指数的时空变化特征及其与经度、纬度、海拔的关系。结果表明：吉林省冻结指数呈由北向南逐渐降低，融化指数由西向东逐渐降低的趋势分布。1961 - 2015年冻结指数呈显著下降趋势， AFI（空气冻结指数）和SFI（地表冻结指数）气候倾向率分别为-48.7 ℃·d·（10a）^-1和-166.8 ℃·d·（10a）^-1。融化指数显著上升， ATI（空气融化指数）和STI（地表融化指数）分别以57.0 ℃·d·（10a）^-1和93.7 ℃·d·（10a）^-1的气候倾向率显著上升。SFI、 ATI和STI分别于2001年、 1994年和1997年发生了突变。20世纪60、 70年代冻结指数异常偏高，融化指数异常偏低。吉林省年冻融指数的变化趋势在未来整体上依然延续下去，即冻结指数为下降趋势，融化指数为上升趋势。冻结指数受纬度影响最大，随着纬度的升高而上升，融化指数受海拔影响最大，随着海拔的升高而显著下降。冻结指数气候倾向率随着海拔的升高而上升，融化指数气候倾向率随着纬度的升高而上升。

关键词: 冻结指数, 融化指数, 季节冻土, 时空变化, 吉林省

Abstract:

Based on the meteorological data from 46 meteorological stations in Jilin Province from 1961 to 2015， the spatiotemporal changes of annual freezing/thawing index and its relationship with longitude， latitude， altitude were studied by the method of climatic diagnosis analysis in Jilin Province. The results showed that the freezing index had decreased gradually from north to south， and the thawing index had decreased from west to east in the province. The freezing index showed a significant downward trend， with the climatic tendency rates of AFI （air freezing index） of -48.7 ℃·d·（10a）^-1and SFI （surface freezing index） of -166.8 ℃·d·（10a）^-1. The ATI （air thawing index） and STI （surface thawing index） increased significantly at 57 ℃·d·（10a）^-1 and 93.7 ℃·d·（10a）^-1， respectively. The SFI， ATI， and STI had mutated in 2001， 1994， and 1997， respectively. In the 1960s and 1970s， the freezing index was very high and the thawing index was extremely low. The trend of freezing thawing index in the future was consistent with the past， when the freezing index had an downward trend and the thawing index had an upward trend. The freezing index was mainly affected by latitude and increased with the rise of latitude. The thawing index was mainly affected by altitude and decreased significantly with the rise of altitude. The climatic tendency of freezing index increased with the rise of altitude， and the climate tendency of the thawing index increased with the rise of latitude.

Key words: freezing index, thawing index, seasonally frozen soil, spatiotemporal change, Jilin Province

中图分类号:

P642.14

任景全, 刘玉汐, 王冬妮, 王亮, 孙月, 郭春明, 李琪. 吉林省季节冻土区年冻融指数的时空变化特征[J]. 冰川冻土, 2020, 42(2): 430-438.

Jingquan REN, Yuxi LIU, Dongni WANG, Liang WANG, Yue SUN, Chunming GUO, Qi LI. Spatiotemporal changes of annual freezing/thawing index of seasonally frozen soil in Jilin Province[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2020, 42(2): 430-438.

图/表 8

图1

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表1

表2

表3

参考文献 25

1	Shen Yongping， Wang Guoya. Key findings and assessment results of IPCC WGI fifth assessment report［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2013， 35（5）： 1068 - 1076.
	沈永平，王国亚. IPCC第一工作组第五次评估报告对全球气候变化认知的最新科学要点［J］. 冰川冻土， 2013， 35（5）： 1068 - 1076.
2	The Third National Assessment Report on Climate Change Editorial Committee. The third national assessment report of climate change［M］. Beijing： Science Press， 2016.
	《第三次气候变化国家评估报告》编写委员会. 第三次气候变化国家评估报告［M］. 北京：科学出版社， 2016.
3	Peng Xiaoqing， Zhang Tingjun， Frauenfeld O W， et al. Response of seasonal soil freeze depth to climate change across China［J］. The Cryosphere， 2017， 11（3）： 1059 - 1073.
4	Wang Kang， Zhang Tingjun， Zhong Xinyue. Changes in the timing and duration of the near-surface soil freeze/thaw status from 1956 to 2006 across China［J］. The Cryosphere， 2015， 9（3）： 1321 - 1331.
5	Frauenfeld O W， Zhang Tingjun， McCreight J L. Northern Hemisphere freezing/thawing index variations over the twentieth century［J］. International Journal of Climatology， 2007， 27（1）： 47 - 63.
6	Jiang Fengqing， Hu Ruji， Li Zhen. Variation trends of the freezing and thawing index along the Qinghai-Xizang Railway for the period 1966-2004［J］. Acta Geographica Sinica， 2007， 62（9）： 935 - 945.
	姜逢清，胡汝骥，李珍. 青藏铁路沿线1966 - 2004年冻结与融化指数的变化趋势［J］. 地理学报， 2007， 62（9）： 935 - 945.
7	Zhao Hongyan， Jiang Hao， Wang Keli， et al. The surface thawing-freezing indexes along the Qinghai-Tibet Railway： analysis and calculation［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2008， 30（4）： 617 - 622.
	赵红岩，江灏，王可丽，等. 青藏铁路沿线地表融冻指数的计算分析［J］. 冰川冻土， 2008， 30（4）： 617 - 622.
8	Jiang Hao， Wang Dayong， Cheng Guodong， et al. A prediction for temperature and thawing-freezing index of roadbed along the Qinghai-Tibet Railway［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2008， 30（5）： 855 - 859.
	江灏，王大勇，程国栋，等. 青藏铁路路基表面温度及融冻指数预测［J］. 冰川冻土， 2008， 30（5）： 855 - 859.
9	Wu Tonghua， Qin Yanhui， Wu Xiaodong， et al. Spatiotemporal changes of freezing/thawing indices and their response to recent climate change on the Qinghai–Tibet Plateau from 1980 to 2013［J］. Theoretical and Applied Climatology， 2018， 132（3/4）： 1187 - 1199.
10	Luo Dongliang， Jin Huijun， Jin Rui， et al. Spatiotemporal variations of climate warming in northern Northeast China as indicated by freezing and thawing indices［J］. Quaternary International， 2014， 349： 187 - 195.
11	Dai Haiyan， Chen Suhua， Wu Yanjuan， et al. Analysis of the warm and cool season’s climate variations in the ecological function sites in the Great Khingan， Inner Mongolia［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2016， 38（3）： 645 - 652.
	代海燕，陈素华，武艳娟，等. 内蒙古大兴安岭生态功能区冷暖季节气候变化趋势分析［J］. 冰川冻土， 2016， 38（3）： 645 - 652.
12	Fu Congbin， Wang Qiang. The definition and detection of the abrupt climatic change［J］. Chinese Journal of Atmospheric Sciences， 1992， 16（4）： 482 - 493.
	符淙斌，王强. 气候突变的定义和检测方法［J］. 大气科学， 1992， 16（4）： 482 - 493.
13	Ge Feifan， Mao Kebiao， Jiang Yuelin， et al. Analysis on characteristics and causes of temperature and vegetation changes in the middle and lower reaches of the Yangtze River after the Three Gorges dam operation［J］. Climate Change Research， 2017， 13（6）： 578 - 588.
	葛非凡，毛克彪，蒋跃林，等. 三峡大坝运行后长江中下游流域气温与植被变化特征及原因分析［J］. 气候变化研究进展， 2017， 13（6）： 578 - 588.
14	Wei Fengying. Modern climate statistical diagnosis and prediction technology［M］. Beijing： China Meteorological Press， 1999.
	魏凤英. 现代气候统计诊断与预测技术［M］. 北京：气象出版社， 1999.
15	Tan Junling， Jiang Zhihong， Ma Tingting. Projections of future surface air temperature change and uncertainty over China based on the Bayesian Model Averaging［J］. Acta Meteorologica Sinica， 2016， 74（4）： 583 - 597.
	郯俊岭，江志红，马婷婷. 基于贝叶斯模型的中国未来气温变化预估及不确定性分析［J］. 气象学报， 2016， 74（4）： 583 - 597.
16	Chen Chao， Zhou Guangsheng. Characteristics of air temperature and ground temperature in Alxa Left Banner from 1961 to 2010［J］. Journal of Natural Resources， 2014， 29（1）： 91 - 103.
	陈超，周广胜. 1961 - 2010年阿拉善左旗气温和地温的变化特征分析［J］. 自然资源学报， 2014， 29（1）： 91 - 103.
17	Chen Chao， Zhou Guangsheng. Analysis on variation characteristics of air temperature and ground temperature in Guilin from 1961 to 2010［J］. Acta Ecologica Sinica， 2013， 33（7）： 2043 - 2053.
	陈超，周广胜. 1961 - 2010年桂林气温和地温的变化特征. 生态学报， 2013， 33（7）： 2043 - 2053.
18	Liu Yongting， Xu Guanglai， Yin Zhouxiang， et al. spatio-temporal change of surface air temperature in Anhui Province in the context of global warming from 1960 to 2014［J］. Journal of Natural Resources， 2017， 32（4）： 680 - 691.
	刘永婷，徐光来，尹周祥，等. 全球变化背景下安徽近55 a气温时空变化特征［J］. 自然资源学报， 2017， 32（4）： 680 - 691.
19	Liu Qunqun， He Wenping， Gu Bin， et al. Detecting abrupt dynamic change based on changes in the fractal properties of spatial images［J］. Theoretical and Applied Climatology， 2017， 130（1/2）： 435 - 442.
20	Tang Xiaoping， Zhang Hezhen， Lu Hongya， et al. Characteristics of total cloud amount over Tibet in 1971 - 2008［J］. Advances in Climate Change Research， 2009， 5（6）： 343 - 347.
	唐小萍，张核真，路红亚，等. 西藏地区1971 - 2008年台站观测总云量的变化特征［J］. 气候变化研究进展， 2009， 5（6）： 343 - 347.
21	Yu Xiujing， Li Dongliang， Hu Jingbiao. Inter-decadal climatic variation and climatic abruptness in Jilin Province in the recent 50 years［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2004， 26（6）： 779 - 783.
	于秀晶，李栋梁，胡靖彪. 吉林近50 a来气候的年代际变化特征及其突变分析［J］. 冰川冻土， 2004， 26（6）： 779 - 783.
22	Lian Yi， Gao Zongting， Shen Baizhu， et al. Climate change and its impacts on grain production in Jilin Province［J］. Advances in Climate Change Research， 2007， 3（1）： 46 - 49.
	廉毅，高枞亭，沈柏竹，等. 吉林省气候变化及其对粮食生产的影响［J］. 气候变化研究进展， 2007， 3（1）： 46 - 49.
23	Li Jia， Zhou Zuhao， Wang Hao， et al. The spatial-temporal distribution of maximum depth of frozen soil and its response to temperature change in the Songhuajiang River Basin［J］. Resources Science， 2017， 39（1）： 147 - 156.
	李佳，周祖昊，王浩，等. 松花江流域最大冻土深度的时空分布及对气温变化的响应［J］. 资源科学， 2017， 39（1）： 147 - 156.
24	Zhu Ling， Gong Qiang， Wang Xiaotao， et al. Change characteristics of ground-air temperature difference and their causes in Liaoning Province［J］. Journal of Meteorology and Environment， 2017， 33（4）： 71 - 77.
	朱玲，龚强，王小桃，等. 辽宁省地气温差变化特征及其原因分析［J］. 气象与环境学报， 2017， 33（4）： 71 - 77.
25	Cao Bin， Zhang Tingjun， Peng Xiaoqing， et al. Spatial variability of freezing - thawing index over the Heihe River Basin［J］. Advances in Earth Science， 2015， 30（3）： 357 - 366.
	曹斌，张廷军，彭小清，等. 黑河流域年冻融指数及其时空变化特征分析［J］. 地球科学进展， 2015， 30（3）： 357 - 366.

项目	AFI	SFI	ATI	STI	AFI_t	SFI_t	ATI_t	STI_t
海拔	0.864^**	0.879^**	-0.818^**	-0.871^**	0.248	0.540^**	0.135	0.168
纬度	0.912^**	1.112^**	-0.395^**	-0.252^*	-0.132	-0.223	0.456^**	0.262
经度	-0.079	-0.024	-0.566^**	-0.284^**	-0.172	-0.065	-0.286	0.018

[1]	岳晓英,李忠勤,王飞腾,李宏亮,沈思民. 天山乌鲁木齐河源1号冰川消融期反照率特征[J]. 冰川冻土, 2021, 43(5): 1412-1423.
[2]	卢新玉,陈仁升,刘艳,王秀琴,宋志国. 我国新疆北部地区雪面雨日数时空变化特征分析[J]. 冰川冻土, 2021, 43(5): 1446-1457.
[3]	赵容舟,梁二雷,姚晓亮,余帆. 冻融作用对不同初始状态基坑稳定性的影响研究[J]. 冰川冻土, 2021, 43(5): 1480-1488.
[4]	王秀娜, 丁永建, 王建, 赵传成. 1960—2017年河西地区降水时空变化特征[J]. 冰川冻土, 2021, 43(4): 1179-1189.
[5]	李根, 李双洋, 董长松, 杨佳乐, 姜琪. 高寒隧道保温结构的优化设计研究[J]. 冰川冻土, 2021, 43(2): 510-522.
[6]	王俊奇,王广军,梁四海,杜海波,彭红明. 1996—2015年黄河源区植被覆盖度提取和时空变化分析[J]. 冰川冻土, 2021, 43(2): 662-674.
[7]	崔宏环, 刘卫涛, 张立群. 季节冻土区水泥改良路基土的温缩性能研究[J]. 冰川冻土, 2021, 43(1): 204-213.
[8]	张沛, 龙爱华, 海洋, 邓晓雅, 王浩, 刘静, 李扬. 1988—2015年新疆农业用水时空变化与政策驱动研究[J]. 冰川冻土, 2021, 43(1): 242-253.
[9]	王慧, 王梅霞, 王胜利, 余行杰. 1961—2017年新疆积雪期时空变化特征及其与气象因子的关系[J]. 冰川冻土, 2021, 43(1): 61-69.
[10]	马翔宇, 李传金. 三极地区雪冰中黑碳研究进展[J]. 冰川冻土, 2021, 43(1): 92-106.
[11]	郝建盛, 张飞云, 黄法融, 李兰海. 新疆伊犁地区季节冻土沿海拔的分布规律及其影响因素[J]. 冰川冻土, 2020, 42(4): 1179-1185.
[12]	黄旭斌, 盛煜, 黄龙, 何彬彬, 张玺彦. 季节冻土区扩底单桩受力性能研究进展与展望[J]. 冰川冻土, 2020, 42(4): 1220-1228.
[13]	王栋, 吴晓东, 魏献花, 吴通华, 赵林, 李韧, 胡国杰, 邹德富, 李旺平. 基于地理加权回归的青藏高原季节冻土区土壤有机碳空间分布研究[J]. 冰川冻土, 2020, 42(3): 1036-1045.
[14]	吕婷, 武胜利, 葛欢欢, 李京龙. 1962 - 2013年新疆阿勒泰极端气温时空变化特征[J]. 冰川冻土, 2020, 42(3): 745-755.
[15]	周晓宇, 赵春雨, 崔妍, 刘鸣彦, 敖雪, 李娜, 李经纬. 1961 - 2017年中国东北地区降雪时空演变特征分析[J]. 冰川冻土, 2020, 42(3): 766-779.

吉林省季节冻土区年冻融指数的时空变化特征

Spatiotemporal changes of annual freezing/thawing index of seasonally frozen soil in Jilin Province

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冻融指数	异常气候年份
AFI	1967+， 1969+， 1976+， 2000+，
SFI	1967+， 1969+， 1976+， 2000+， 2010-， 2012-， 2013-， 2015-
ATI	1969-， 1972-， 1974-， 1976-， 1986-， 1998+，
STI	1969-， 1976-， 2014+

冻融指数	H值
AFI	0.9
SFI	0.9
ATI	1.0
STI	1.0