不同植被盖度变化下活动层水热过程是多年冻土区水能循环中一个重要的不确定因素.为了研究植被盖度变化对活动层水热过程的影响,在青藏高原多年冻土区,选择坡向、坡型和坡度趋于一致植被覆盖度分别为92%、65%、30%的坡面建立天然径流观测场,观测多年冻土活动层中的地温和水分状况.结果表明:活动层开始冻结和消融时间随着植被盖度的减少不断提前,且冻结持续时间缩短;随着植被盖度减小,活动层地温水分变化速率增大,植被起到抑制土壤地温水分变化速率的作用;植被盖度对夏季融化过程和秋季冻结过程活动层地温和水分的影响明显大于冬季降温和春季升温过程,对融化过程的影响较冻结过程更明显.
基于青藏高原江河源区典型多年冻土和季节冻土区建立的不同植被盖度下7个地温和水分观测场,对多年冻土活动层和季节冻土土壤温度和水分对植被盖度的响应分为4个阶段进行分析和对比研究.结果表明:随着植被盖度的降低,多年冻土活动层冻结深度积分减少,而季节冻土冻结深度积分增加;多年冻土冻结期负值等温线和未冻结期正值等温线的最大侵入深度和持续时间随着植被盖度降低明显增加;多年冻土活动层20～60cm的土壤含水量随着植被盖度降低而减少,而60～80cm的土壤含水量反而增加,季节冻土土壤剖面0～120cm的水分含量随着植被盖度的降低而减少.植被盖度的变化改变了冻土水热过程,且多年冻土和季节冻土对植被盖度的响应不一致.
为了揭示青藏高原高寒地区土壤冻融过程对地表-植被-大气三者之间能量-水分循环的影响,在青藏高原风火山左冒孔流域(长江源)开展了不同植被盖度条件下冻土活动层水热状态的野外观测(在30%、60%、90%的草甸盖度下观测分层土壤水分及温度)和相关试验.选取考虑了积雪、植被覆盖及枯枝落叶层对土壤冻融影响的水-热-盐分耦合模型SHAW为动力学约束模型,进行参数率定及其模拟计算.结果表明:青藏高原地气间的能量交换主要受冻土、植被生长和地表土壤含水量的影响,并且呈明显的季节性变化;未退化高寒草甸草地对青藏高原冻土具有明显的隔热保温作用,可以降低冻土对气候变化的响应.在土壤活动层冻结过程期间,土壤水分具有向表层和深层两向分流汇聚的特征,植被覆盖变化对水分运移通量有明显影响.