地形对季节冻结和融化有多种多样的影响,首先是海拔高度。随海拔增高年平均地温降低,地表年平均温度较差减小,因此,在其他条件等同的情况下,随海拔增高季节融化深度减小。而季节冻结深度变化不会很大。但是,在多年冻土区高、中山顶部,往往基岩裸露或粗粒、碎块物质覆盖,含水量也较小,因此山顶部的季节融化深度也常常不是很小的。同样的岩性、坡向等大体相同情况下,季节冻结深度随海拔高度增加而有明显加深,最大季节冻结深度出现日期和季节冻结层融透日期均随海拔高度增高而推迟(表3-18)。
其次,坡向和坡度直接影响到地面接受太阳辐射的强度。据H. A. Щполянская(1978)研究,在外贝加尔地区,坡向和坡度对太阳直接辐射在地表的分配有头等重要意义。朝南的陡坡(20~22°)得到太阳能年总量有5798.72 100万焦耳/每平方米,而同样坡度的北坡只有3876.98 100万焦耳/每平方米;冬季朝北陡坡得到太阳辐射仅为朝南陡坡的1/10。
表3-18 天山季节冻结层随海拔的变化
孔号 | 海拔(m) | 年平均地温(℃) | 季节冻结深度(m) | 最大季节冻结深度出现日期 | 季节冻结层全部消融日期 |
冻1 | 2603.9 | 4.3 | 2.8 | 2月下旬 | 4月中旬 |
冻3 | 2788.9 | 2.9 | 3.0 | 4月中旬 | 6月中旬 |
冻4 | 3073.4 | 1.4 | 4.9 | 5月中旬 | 7月中旬 |
注:据邱国庆、张长庆(1981)。
此外,南北坡地表条件的明显差别还表现在:南坡往往较北坡陡,植物生长不如北坡;松散沉积物一般也是南坡薄、北坡厚,相应地南坡土层颗粒较粗,含水量也较少;在南坡积雪融化早于北坡等等。这些差别都加强了南坡地温比北坡高,地面温度较差比北坡大。1988年6月下旬,我们在大兴安岭古莲的稀疏樟子松?落叶松林中,曾测得陡阳坡地面日较差为37.9℃,陡阴坡为31. ℃1。这样,南坡地温高、温差大,在其他等同条件下,季节融深随之要比北坡的大,但坡向对季节冻深影响要小一些。表3-4、3-5、3-6中的实例表明,松散土层的年平均温度在阳坡比阴坡高0.4~3.2℃不等,最大季节融化深度在阳坡比阴坡大0.4~1.7米,最大季节冻结深度阳坡要浅0.5~0.7米。但是,基岩埋藏浅的阳坡,如果年平均地温接近0℃,甚至出现7~9米的深季节冻结。
1990年5~8月间对浅层地温和融深的系统观测,更清楚地显示出不同坡向和坡度下地温和融深的差异(图3-16)。阿木尔北沟沟底为沼泽湿地,生长兴安落叶松小叶杜
鹃泥炭藓沼泽群落,过火地段生长柴桦笃斯?泥炭藓沼泽群落。沟谷两侧山坡均为落叶松林地,1987年不同程度地遭过火灾,仅1-2点所在处过火较轻,松林郁蔽度在1-1和1-9点分别为0.2和0.1,其余各点火烧木已清理,阳坡次生的白桦、赤杨生长茂盛。各点岩性基本相同(表层5~10厘米腐殖土,以下为碎石亚砂土,Ⅱ-11点和Ⅱ-14点为亚砂土碎石土)。各点含水量差别不大(观测期间除雨后表层5厘米内含水量可达50%~200%外,一般0.5米内变化在10%~40%)。图3-16、3-17表明:①同一时间不同坡向、相同坡度情况下,阳坡比阴坡地温高、融深大,这种差别在坡度大时相差更多,如当坡度为12°时(测点1-2与1-9),阳坡地温高0.8~3.2℃。融深大16~21厘米,而坡度为2~4°时(Ⅱ-4与Ⅱ-11)阳坡地温高0.5~3.0℃,融深大1~7厘米。②同一时间在同一坡向、不同坡度情况下(Ⅱ-11与Ⅱ-14),坡度大处地温比坡度小处高1.6~2.8℃,融深大4~15厘米。③与山间洼地沼泽比,山前坡地的地温高得多,如Ⅱ-14点比沼-1点高10.0~12.6℃,比沼-2点高5.0~9.6℃;坡地的融深大很多,如Ⅱ-14点比沼-1点融深大34~75厘米,比沼-2点大29~31厘米。④不同坡向和坡度有不同的融化速率,如同一融深达时间也是先阳坡后阴坡和先坡度大的后坡度小的。