中文摘要：

多年冻土占青藏高原面积的2/3，长江和黄河均发源于多年冻土区。冻土变化对高原水分循环和水资源利用至关重要。活动层是冻土区最为活跃的水文学单元，活动层的水量平衡变化是冻土变化水文学效应最为直接和显著的指示器。以往的冻土水热观测多未达到多年冻结深度，只观测了部分活动层。本项目选定具有坚实研究基础的藏北安多地区作为野外实验目标区，建立冻土活动层水热交换监测系统，观测地表至最大冻结深度水热交换过程和水分储存的变化；研究活动层水量平衡季节、年际和年代际变化规律；应用冻土水热交换模型，模拟多年冻土活动层水量平衡的变化过程，理解活动层对气候变化响应的水文学机理；分析多年冻土活动层水量平衡变化对大江河源区径流趋势变化的影响，探讨青藏高原冻土变化的水文学效应。为青藏高原水文环境、水分循环和水资源研究提供理论基础；为进一步改进高寒地区陆面过程中的相关参数化方案提供依据，提高青藏高原水文学研究水平。

结论摘要：

活动层是冻土区最为活跃的水文单元之一，活动层的水量平衡变化是冻土变化水文学效应最为直接和显著的指示器，对于理解寒区水循环和陆面过程具有重要意义。本项目选择藏北安多地区作为野外实验目标区，建立水热交换监测系统，观测地表至地下5m土壤水热交换过程和水分储存的变化；基于探地雷达技术建立了坡面尺度冻土活动层厚度、水分空间变化监测网络，以揭示地形对活动层冻融过程、土壤水分的影响；应用冻土水热交换模型，模拟坡面尺度冻土活动层水热变化特征，揭示坡面规模活动层水分动态过程，并通过对地表温度的敏感性试验，探讨了不同坡面、坡向冻土活动层水分变化对地表升温的响应差异。研究结果表明 (1) 观测试验区位于多年冻土南界边缘，该项目利用深度5米的土壤水热垂直廓线观测未发现多年冻土上界。所以近青藏高原50年来的升温导致多年冻土分布北移，位于唐古拉山口（海拔4900米）的安多已成为季节冻土区。 (2) 研究区域最大冻结深度接近2米，融化期多达六个月（四月中旬-十月）研究区冻结期始于十月底；地表层（0-5米）土壤含水量普遍较低，小于10%，其季节变化受冻融循环和降水综合影响，季风降水导致七月土壤含水量最高。 (3) 利用探地雷达对坡面尺度冻融过程空间变化的研究显示南、北坡冻融过程呈现空间差异性，冻结深度南坡小于北坡；南、北坡冻结深度随高度变化而出现异常南坡冻结深度随海拔上升而减少，北坡反之；冻结深度除受坡向、海拔影响外，还与植被因素密切相关植被覆盖较多地区，冻结厚度稍浅，裸土区较深。 (4) 影响土壤湿度空间分布的因子除了地形之外，土壤的物理特征至关重要整体而言，土壤绝对含水量南坡高于北坡，但受土壤的物理特征控制的可利用水分（可用于水分循环的水量），北坡高于南坡；而且南、北坡土壤水分的差异与冻融循环密切相关融化初期，南、北坡土壤水分均较低；完全融化期，南、北坡土壤含水量较高，且随着深度增加而减小；冻结初期，表层土壤含水量较低，尤以北坡更为明显。 (5) 利用冻土水热交换（SHAW）模型成功地模拟了冻土区不同深度的土壤温、湿度变化，其中5cm，10cm，100cm的模拟效果最理想；敏感性试验显示地表升温背景下，冻土活动层土壤水分在不同阶段、不同深度、不同坡向的响应均有所不同。升温幅度越大，土壤水分的响应越明显，且表层土壤水分的响应更为剧烈；就坡面而言，北坡的响应更为显著。