第七届青年地学论坛

在全球气候变化背景下，分布在高海拔及高纬度的多年冻土地区增温明显，从而导致冻土退化、活动层加深，使冻土碳从陆地单元进入水体，深刻影响冻土流域碳循环过程和河流生物地球化学过程。然而，目前多年冻土区的河流碳输出规律和过程机制还不是十分清楚。本文选取青藏高原长江源区典型多年冻土流域为研究区，综合运用野外观测、采样和室内分析，获得冻土冻融过程、河流水文过程、溶解态无机碳（DIC）、溶解碳有机碳（DOC）和碳同位素等数据，在此基础上结合经验模型、统计分析、同位素混合模型等方法研究活动层冻融过程对于河流碳输出的影响、冻土流域河流碳同位素特征及其来源组成以及老碳输出规律。研究发现活动层冻融过程对河流DIC和DOC有显著影响，融化期DIC和DOC浓度随着活动层融化深度的增加而增加，原因可能在于土壤水分和壤中流在春季融化期的增加带走更多的融化碳进入河流。冻结期DIC和DOC浓度随着冻结深度加深继续增加则是因为冻结期河水补给中的地下水比例增加并且降水很少，地下水中溶解态碳浓度极高，因而浓度增加。利用稳定和放射性碳同位素技术进一步发现青藏高原典型多年冻土河流平均DIC和DOC的年龄分别为3153和4899年，原因在于青藏高原冻土活动层更厚以及温度更高，同时也证明了活动层融化和冻土退化导致的老碳释放。基于¹³C和¹⁴C双同位素混合模型发现DOC分别有55.3%和27.7%来自活动层和冻土层的古老有机碳，仅有17%来自表土层新碳，老碳来源比例高于北极典型冻土流域。DIC的结果也表明有高达38.5% 的DIC来自古老无机碳。溶解态老碳的大量输出直接证明了冻土的退化和活动层的加深。进一步的分析表明青藏高原特殊的夏季季风气候致使夏季最高径流和最大活动层融化深度的叠加是导致长江源大量老碳输出的最主要原因。建立了活动层融化冻结深度与河流碳浓度及通量之间的关系并明确了青藏高原典型流域冻土-水文相互作用关系对河流碳输出的影响规律，提出活动层冻融过程及受其影响的水文过程是驱动冻土河流碳输出季节动态及组成差异的核心机制并构建了相关概念模型，未来气候变暖、冻土退化及冻融过程和水文过程响应的改变将会影响冻土河流碳输移过程。

青藏高原,多年冻土,河流碳输移,碳同位素,水体生无地球化学