TC：春季融水的对流传热加速了青藏高原多年冻土活动层的融化

对流传热是控制多年冻土活动层热量交换的重要过程之一，然而针对该对流传热过程的影响的已有研究较为匮乏，对于该过程如何影响多年冻土活动层的热状况，缺少定量化研究。

鉴于此，PermaLab团队以唐古拉冻土观测站为研究区，基于一个耦合了对流传热过程的同步水热耦合模型SHAW，分别构建了充分考虑、部分考虑和完全不考虑对流传热的情景：（1）Control：充分考虑液态水对流传热；（2）NoSurf：忽略地表下渗的水通量带来的对流传热；（3）忽略整个土壤层中的液态水对流传热。通过开展情景间的数值模拟与对比，探索了冻土区对流传热的发生时期和影响深度，分别量化了地表下渗的对流热和土壤内部水量交换的对流热对活动层热状况的影响。

实验结果表明：

1.活动层对流传热主要发生在春季末期和夏季的冻土解冻期，来自地表的积雪融水和降雨下渗是活动层对流热的主要来源。

2.在活动层浅层（0-0.2 m），春季积雪融水的对流热作用显著高于夏季降雨，春季融水的对流传热将造成浅层土壤−5°C到10°C的温度变化，而夏季降雨仅造成约0.5°C作用的温度波动。随着土壤深度增加，对流传热作用逐渐减弱，在活动层中间层（0.4-1.3 m），由于土壤水通量减小，对流传热仅造成−1°C到1.5°C的温度波动，且没有季节变化趋势。在接近活动层边界的深层土壤中（1.7 m以下），对流传热几乎没有作用。

3.对流传热对活动层具有增温和降温的双重热效应，其中增温占主导地位，春季来自地表的积雪融水下渗产生的对流热事件，为浅层和中间层土壤带来平均0.9°C和0.4°C的增温，并加速了土壤冰的融化。当土壤水由低温层向高温层迁移时，比如发生返回流或地表温度低于土壤温度时，对流传热则会为浅层和中间层带来平均−1°C和−0.4°C的降温。相较于地表下渗，土壤内部的液态水迁移更容易造成降温。

该工作以“Convective Heat Transfer of Spring Meltwater Accelerates Active Layer Phase Change in Tibet Permafrost Areas”为题发表在“The Cryosphere”上，受第二次青藏高原科考和国家自然科学基金资助。/文：赵奕；核：南卓铜

引用: Zhao Y, Nan Z*, Ji H, Zhao L. Convective heat transfer of spring meltwater accelerates active layer phase change in Tibet permafrost areas. The Cryosphere. 2022, 16: 825-849. doi:10.5194/tc-16-825-2022.

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