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祁连山区土壤理化性质对植被分布的影响

林业科技通讯 2024年第2期 84-86页

作者：王多新王军梅蒋志成蒋志仁冯金元甘肃祁连山国家级自然保护区大河口保护站甘肃张掖734000 甘肃祁连山国家级自然保护区乌鞘岭保护站甘肃祁连山国家级自然保护区管护中心甘肃祁连山国家级自然保护区祁连保护站甘肃祁连山国家级自然保护区夏玛保护站

通过对祁连山区海拔2000~4000m之间阴坡和阳坡土壤取样测定和植被观测,分析祁连山区土壤理化性质对植被分布的影响。结果表明,祁连山区阴坡土壤理化指标明显优于阳坡,特别是土壤含水率和化学元素含量远大于阳坡,导致祁连山区不同坡向植... 详细信息

通过对祁连山区海拔2000~4000m之间阴坡和阳坡土壤取样测定和植被观测,分析祁连山区土壤理化性质对植被分布的影响。结果表明,祁连山区阴坡土壤理化指标明显优于阳坡,特别是土壤含水率和化学元素含量远大于阳坡,导致祁连山区不同坡向植物分布种类明显不同,阳坡以草原植被和祁连圆柏为主,阴坡以草原植被、青海云杉、灌木和高山草甸植被为主。在同一坡向,祁连山区土壤理化性质随海拔不同而差异明显,植被也呈现明显的垂直分布特征。海拔4000m以上理化指标较低,只分布有耐寒、耐贫瘠的高山垫状草原植物。海拔3800m一带土壤理化指标有所改善,分布有高山灌丛植物和高山草原植被。海拔2400~3800m之间,土壤理化指标处于最佳状态,是祁连山区建群树种青海云杉和第二大树种祁连圆柏的集中分布区。海拔2400m以下土壤理化指标再次降低,植被也演变成了低矮的山地草原植被和稀疏的山地荒漠草原植被。

关键词：土壤理化性质植被分布影响祁连山区

祁连山区1961—2014年冻融指数时空变化特征

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冰川冻土 2023年第1期45卷 153-164页

作者：欧安锋柯贤敏梁成成刘鹏王玮牛富俊高泽永长安大学水利与环境学院陕西西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室陕西西安710054 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000

冻融指数不仅对冻土研究具有重要意义,而且是反映气候变化的有用指标。利用祁连山区11个主要气象站点的逐日温度观测值计算了1961—2014年的年大气及地面冻融指数,分析了这些指数的统计与分布特征,并通过非参数Mann-Kendall检验法、Sen... 详细信息

冻融指数不仅对冻土研究具有重要意义,而且是反映气候变化的有用指标。利用祁连山区11个主要气象站点的逐日温度观测值计算了1961—2014年的年大气及地面冻融指数,分析了这些指数的统计与分布特征,并通过非参数Mann-Kendall检验法、Sen斜率估计法及相关性分析法分析了年冻融指数的时空变化趋势。结果表明:祁连山区近54年来冻结指数呈显著下降趋势,融化指数呈显著上升趋势,多年平均大气冻结指数、大气融化指数、地面冻结指数和地面融化指数大致分布在994.3~1 540.9℃·d、1 828.2~2 376.6℃·d、744.7~1 287.3℃·d、2 706.0~3 542.6℃·d之间;其气候倾向率分别为-6.5、6.5、-7.7、9.1℃·d·a^(-1)。从西北向东南方向,冻结指数表现出中部高,往东西方向逐渐降低的分布特征,而融化指数则相反;冻融指数除了受海拔和纬度综合影响外,还受台站地的坡向、周边地形、积雪深度以及人类活动等因数的影响。冻融指数时间序列的突变点发生在1994—1995年,与其气温的突变相对应;在突变点以后,大气和地面融化指数的增长速率和地面冻结指数的下降速率增大,大气冻结指数的下降速率减小,且在整个研究期间地面冻融指数的变化率均大于大气冻融指数的变化率,说明地面温度变化对全球变暖更敏感。此外,冻融指数与年平均气温和地面温度的线性关系非常强,且年融化指数在年平均地面温度的构成中所占的比重比冻结指数大。该研究结果对于了解祁连山区气候和冻土变化,进一步计算冻土参数变化和进行祁连山生态环境治理具有借鉴意义。

关键词：冻融指数全球变暖时空变化冻土祁连山区

祁连山区青海地区高原鼠兔潜在生境模拟与鼠害扩散路径识别

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福建农林大学学报（自然科学版） 2022年第4期51卷 546-554页

作者：汉瑞英罗遵兰赵志平肖能文史娜娜孙光中国环境科学研究院北京100012

应用生态学“源—汇”理论,以祁连山区为研究区,利用最大熵模型模拟高原鼠兔潜在分布区域,提取最高适生区作为鼠害潜在区域,运用最小阻力面模型构建鼠害生态阻力面,提取了祁连山区81条鼠害潜在发展扩散路径,识别出120个鼠害扩散节点,结... 详细信息

应用生态学“源—汇”理论,以祁连山区为研究区,利用最大熵模型模拟高原鼠兔潜在分布区域,提取最高适生区作为鼠害潜在区域,运用最小阻力面模型构建鼠害生态阻力面,提取了祁连山区81条鼠害潜在发展扩散路径,识别出120个鼠害扩散节点,结果表明:等温性(Bio3)、植被类型、土壤类型和土壤砂砾含量是影响高原鼠兔潜在地理分布的主要因子;鼠害源地主要分布在祁连山区青海地区西南、西北部,多以条带状分布,占祁连山区总面积的2.97%;中度覆盖草地和低度覆盖草地是鼠害扩散路径的主要景观构成类型,约占扩散路径总面积的78.6%;鼠害扩散路径密度较高的区域集中分布于刚察县、祁连县中部、天峻县西部,这些区域容易形成连片的鼠害区域;鼠群灾害扩散节点主要分布在祁连山区西部天峻县、祁连县和刚察县境内,是鼠害防治的关键节点.

关键词：高原鼠兔 MaxEnt模型最小累积阻力模型鼠群灾害扩散祁连山区

祁连山区土地利用/覆被变化对水循环及能量循环的影响研究

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祁连山区土地利用/覆被变化对水循环及能量循环的影响研究

作者：曾璇兰州大学

学位级别：硕士

土地利用/土地覆被变化(Land use and land cover change,LUCC)是全球环境变化的重要驱动因素。LUCC通过影响地表水热传输,从而影响水循环和能量循环过程,进而影响区域乃至全球气候。LUCC空间异质性较强,对水循环和能量循环的影响存在... 详细信息

土地利用/土地覆被变化(Land use and land cover change,LUCC)是全球环境变化的重要驱动因素。LUCC通过影响地表水热传输,从而影响水循环和能量循环过程,进而影响区域乃至全球气候。LUCC空间异质性较强,对水循环和能量循环的影响存在明显的区域差异,明晰LUCC对水循环和能量循环的影响及其时空异质性,有助于更准确地进行水资源管理优化以及土地利用政策制定,对水安全和生态安全至关重要。本研究以祁连山区为研究区,选取2000、2010和2020年三期土地利用数据,在明确2000～2020年祁连山区LUC时空演变的基础上,设置三种对应的情景S2000、S2010和S2020,采用CLM 5.0模型模拟分析LUCC对水循环因子和能量循环因子的影响及其时空异质性。主要结论如下:(1)2000～2020年祁连山区LUC时空格局变化显著,发生变化的LUC面积为20382 km,占祁连山区总面积的11.12%。其中,草地减少了9498 km,而森林、裸地和灌木则分别增加了2013 km,3614 km和1054 km。草地减少主要是由于高寒草甸退化引起的,其受自然因素(如气候、鼠害)和人为因素(如过度放牧)的共同控制。祁连山区北部山谷和东北部的森林增加是气候暖湿化和生态工程的实施共同作用的结果。对于裸地而言,2000～2010年裸地的增加是由于高寒草地的退化导致的。而2010～2020年裸地减少,减少的裸地主要分布在祁连山区东北部和中部偏西区域。东北部的裸地由于降水量增加转化为温带草原;中部偏西区域的裸地则是由于温度升高和降水增加转化为荒漠草原。近20年来,祁连山区典型的LUC转化类型为五种,分别是草地-裸地、裸地-草地、草地-森林、草地-灌木和森林-草地。(2)针对水循环过程,与S2000相比,S2010情景下祁连山区年平均蒸散发(Evapotranspiration,ET)减少了9.46×10 m,年平均土壤含水量差值(The difference of soil water content,ΔSWC)减少了1.67×10 m,年平均产流量增加了9.63×10 m。与S2010相比,S2020情景下祁连山区年平均ET增加了8.08×10m,年平均ΔSWC减少了3.58×10 m,年平均产流量减少了7.72×10 m。针对能量循环过程,与S2000相比,S2010情景下祁连山区年平均净辐射减少了0.08W/m,年平均感热通量增加了0.12 W/m,年平均潜热通量减少了0.38 W/m。与S2010相比,S2020情景下,祁连山区年平均净辐射增加了0.08 W/m,年平均感热通量减少了0.32 W/m,年平均潜热通量增加了0.34 W/m。整体而言,祁连山区三种情景下年平均ET、年平均ΔSWC和年平均产流量变幅均小于3.00%,年平均净辐射、年平均感热通量和年平均潜热通量的变幅均小于1.00%。(3)LUCC对水循环和能量循环影响的空间异质性较为显著。针对水循环过程,与S2000相比,S2010情景下在祁连山区西南部,ET增加且SWC减少。在祁连山区中部,ET减少且SWC增加。在祁连山区东部,ET和SWC都显著减少。与S2010相比,S2020情景下在祁连山区中部偏西,ET升高且SWC降低;在祁连山区中部偏东,ET降低且SWC升高;在祁连山区北部山谷西侧,ET升高且SWC降低。在祁连山区东北部,ET降低且SWC升高。在祁连山区东南部,ET和SWC均升高。针对能量循环过程,与S2000相比,S2010情景下在祁连山西部,净辐射减少且感热通量减少。在祁连山区中部偏西,净辐射减少且感热通量增加。在祁连山区北部山谷处,净辐射增加且感热通量增加。在祁连山区东北部净辐射增加且感热通量增加。与S2010相比,S2020情景下在祁连山区中偏西部,净辐射减少且感热通量增加。在祁连山区中偏东部,净辐射减少且感热通量增加。在祁连山区北部山谷东侧,净辐射增加且感热通量降低。(4)祁连山区五种典型转化类型中,对ET变化影响最大的是森林-草地(春、夏、秋),其次是草地-裸地(夏)和裸地-草地(夏),而草地-森林和草地-灌木对祁连山区ET的影响较小。对SWC变化影响最大的是裸地-草地(春、夏、秋、冬),其次为草地-裸地(春、夏、秋)和草地-森林(春、夏、秋),而草地-灌木和森林-草地对SWC的影响较小。这是由于与草地相比,森林冠层大、叶面积大、根系深、生长期长,从而导致草地-森林使得ET显著下降。同时,草地植被覆盖度高于裸地,使得蒸发、蒸腾量和降雨截留量增加,使得裸地-草地引起ET升高,而草地-裸地引起ET降低。同时,由于草地存在截留,故而导致山区入渗水分少于裸地;且草地存在蒸腾,因此草地-裸地引起SWC升高,裸地-草地则引起SWC降低。同理,

关键词：土地利用/覆被变化水循环能量循环时空异质性祁连山区

自然资源资产负债表编制研究——以青海祁连山区为例

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环境工程技术学报 2023年第3期13卷 1259-1268页

作者：杜乐山刘海鸥马超张颖李俊生北京林业大学经济管理学院中国环境科学研究院生态研究所国家环境保护青藏高原生态环境监测与评估重点实验室青海省生态环境监测中心中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心

祁连山区是我国重要的生态功能区、西北地区重要的生态安全屏障和水源涵养地,开展该区自然资源资产负债表编制对摸清自然资源家底、指导地区绿色发展具有重要意义。综合考虑土地资源、林木资源、水资源和矿产资源等要素,根据“先实物量... 详细信息

祁连山区是我国重要的生态功能区、西北地区重要的生态安全屏障和水源涵养地,开展该区自然资源资产负债表编制对摸清自然资源家底、指导地区绿色发展具有重要意义。综合考虑土地资源、林木资源、水资源和矿产资源等要素,根据“先实物量后价值量、先存量后流量、先分类后综合”的编制原则,构建“总表—分类表—扩展表—底表”的报表体系,对祁连山区自然资源资产实物量和价值量进行综合评估并形成自然资源资产负债表。结果显示:青海祁连山区自然资源资产自2011年以来稳中有增,2011年、2015年和2017年总资产分别为91 672.31亿、91 674.95亿、91 698.19亿元,其中,土地资源资产占99%以上,其次为矿产资源和水资源,林木资源价值最小。所构建的报表体系及核算结果对青海祁连山区乃至青海省自然资源资产负债表编制工作具有重要参考价值。

关键词：祁连山区自然资源资产评估报表体系资产账户实物量价值量绿色发展

祁连山区土地利用/覆被变化（LUCC）的时空动态及其景观生态风险评价

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祁连山区土地利用/覆被变化（LUCC）的时空动态及其景观生态风险...

作者：梁露霜兰州大学

学位级别：硕士

土地利用/覆被变化(LUCC)反映了多种生态过程变化对景观格局的影响。近年来,人类活动尤其是土地开发显著改变了地表景观格局,并带来一系列生态环境问题,最终导致生态风险增大。作为中国西北干旱、半干旱地区最重要的水源涵养区和绿色屏... 详细信息

土地利用/覆被变化(LUCC)反映了多种生态过程变化对景观格局的影响。近年来,人类活动尤其是土地开发显著改变了地表景观格局,并带来一系列生态环境问题,最终导致生态风险增大。作为中国西北干旱、半干旱地区最重要的水源涵养区和绿色屏障区,祁连山区对维持青藏高原的生态平衡和保障河西走廊内陆河径流的补给具有重要意义。然而,受矿产资源粗放开发、旅游业发展及放牧过度等影响,祁连山局部地区生态环境破坏严重,区域生态风险日益增大。因此,科学评估祁连山区的景观生态风险,有助于建立其生态安全预警机制,实现区域生态系统可持续管理。本研究基于1980、1990、2000、2010和2018年五期土地利用/覆被数据,采用元胞自动机-马尔科夫链(CA-Markov)模型预测了祁连山区2026年和2034年LUCC,并分析了1980-2034年LUCC的时空动态;构建了景观生态风险评价(LERA)模型,系统分析了1980-2034年该区域景观生态风险的时空变化,综合描述了其地形梯度效应,并量化了驱动因素对景观生态风险的影响。本研究为祁连山区生态风险研究提供了新框架,并为全球其他寒旱山区生态风险缓解策略的制定提供了参考。LUCC结果表明,1980-2018年间,草地和未利用地是祁连山区最主要的土地利用/覆被类别;2026年和2034年的土地利用/覆被预测格局与2018年基本一致。祁连山区土地利用/覆被在2000-2018年间的面积转移变化最为剧烈,且转移主要发生在草地、水域及未利用地三者之间;与1980-2018年的转移特征类似,2018-2034年期间依然是草地与未利用地的转移占主导地位。研究期间,林地的景观破碎度和景观分离度均高于其它地类,这是由于林地主要零散分布于海拔较高、坡度较为陡峭的区域;水域的景观损失度最大,且呈上升趋势,主要原因是其斑块数量多且面积小,在景观成分中最容易受到人为干扰和自然影响;未利用地面积占比较大且脆弱度最高,其景观损失度仅次于水域,总体呈上升趋势。相比于2018年,预测期间除景观优势度保持稳定以外,其余景观格局指数均呈现剧烈下降趋势。LERA结果表明,1980-2018年祁连山区景观生态风险呈缓慢下降趋势,预测期间将持续下降,总体呈东南低、西北高的空间格局。1980-2018年和预测情景下,研究区景观生态风险均存在显著的空间正相关性和聚类现象,且以高-高和低-低聚集格局为主,其空间异质性主要受到自然因素(地形、降水、NDVI、干旱指数、潜在蒸散发、温度)和人为干扰度(HI)的影响。1980-2000、2010-2018年研究区以生态稳定区为主导;2000-2010、2018-2034年,中部和西北部生态改善区和生态恶化区面积扩大,这与未利用地转移为草地和水域、草地转移为未利用地密切相关。地形平坦区及中高海拔地区的景观破碎化、分离化及脆弱性程度较强,这部分区域主要分布有裸地和积雪等自然景观,生态条件相对脆弱,使得该地区更有可能面临高生态风险。因此,在区域生态风险管理过程中,应注重分区,因地制宜,合理规划土地利用,并建立长效监管机制。

关键词：土地利用/覆被变化(LUCC) CA-Markov 景观生态风险评价(LERA) 地形梯度祁连山区

祁连山区优先流时空变化规律及其发生模式研究

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祁连山区优先流时空变化规律及其发生模式研究

作者：康炜明兰州大学

学位级别：硕士

优先流是指流体通过多孔介质时绕过大部分基质,选择优先路径以较快的速度通过介质的现象,其广泛存在于不同土壤和景观中,对生态水文过程有重要影响。然而,优先流控制因素复杂、发生机制特殊,难以基于传统的统计方法确定其空间分布与时... 详细信息

优先流是指流体通过多孔介质时绕过大部分基质,选择优先路径以较快的速度通过介质的现象,其广泛存在于不同土壤和景观中,对生态水文过程有重要影响。然而,优先流控制因素复杂、发生机制特殊,难以基于传统的统计方法确定其空间分布与时间发生模式;同时,高寒山区由于监测数据稀缺,对优先流过程关注较少,其发生机制尚不明晰。因此,需要基于土壤水分观测,分析高寒山区优先流的影响因素,并利用机器学习等方法建立优先流的空间分布与时间发生模式,以提高对优先流发生机制和山区土壤水文过程的认识。为此,本文以黑河上游祁连山区为研究区域,基于32个典型土壤水分观测站点组成的大范围、长时间序列（2014～2019年生长季）土壤水分定位观测网（监测深度:5 cm、15 cm、25 cm、40 cm和60 cm;测量间隔:30分钟）,根据浅层与深层土壤水分对降雨的响应时间差异识别优先流事件,结合站点的空间特征和下渗事件的时间特征,利用空间分析方法、传统统计方法及机器学习方法,分析优先流的空间（垂直方向和水平方向）与时间变化规律,确定控制优先流发生的主要时空因素,建立优先流的空间分布与时间发生模式。主要研究结果如下:1.优先流的空间分布规律在剖面尺度,随土层深度增加,不同土层优先流相对比例的平均值与标准差均逐渐减小,但变异系数逐渐增加,且单个优先流事件的平均土壤水储量增量逐渐增加。在不同站点,随着植被覆盖度增加,站点优先流总体比例逐渐升高;且检测到优先流的主要土层也逐渐变深,与植被根系分布一致,表明根系是优先流发生的重要路径。研究区东部和中部的部分站点优先流总体比例较高,西部站点优先流总体比例相对较低,与区域降雨、植被、土壤有机质和黏粒含量的空间变化规律一致。2.优先流的空间分布模式土壤有机质含量（R=0.13）和归一化植被指数（NDVI:R=0.11）与站点优先流总体比例有显著线性关系,而土壤饱和导水率和残余含水量是利用随机森林方法确定的控制优先流发生的主要空间因素。本研究进一步利用多元回归建立了祁连山区站点优先流总体比例的经验预测方程,结果表明利用土壤饱和导水率和残余含水量（Adjusted R=0.39;RMSE=11.65%）可以比土壤有机质和NDVI（Adjusted R=0.2;RMSE=13.36%）更准确的预测站点优先流总体比例。因此,随机森林方法可以识别空间因素对优先流发生复杂的控制效果,而传统的统计方法无法得到最优的主控因素。此外,基于土壤饱和导水率和残余含水量建立的预测站点优先流总体比例的方程可以较好地反映研究区优先流的空间分布特征。3.优先流的时间变化规律及其发生模式受植被、降雨和土壤水分季节变化的影响,优先流发生存在明显季节性差异,夏季各月优先流的相对比例（6月:12.73%;7月:16.55%;8月:13.78%）高于其他月份（5月:9.22%;9月:11.14%;10月:4.01%）。其中,初始土壤水分对优先流的影响与土壤砂粒含量有关。在砂粒含量高的土壤中,干燥初始条件的土壤疏水性强,有利于优先流发生;而在砂粒含量低的土壤中,湿润的初始条件更有利于优先流发生。进一步利用分类树和回归树方法构建三种典型植被类型和整个研究区优先流时间发生模式,确定优先流的发生条件。结果表明,优先流主要发生在土壤湿润（疏水性土壤除外）、植被茂密、降雨量和降雨强度较大的情况下,且上述因素大于某一确定阈值时优先流才会发生,不同植被类型上述时间因素的阈值不同。综上所述,空间因素（土壤属性和植被）与时间因素（初始土壤水分和降雨特征）共同控制优先流的发生,而且研究结果证明机器学习方法在探究优先流时空发生模式方面有较大应用潜力。以上研究可以为理解优先流发生机制、提高山区土壤水文过程认识和区域水资源管理提供科学支撑和技术手段。

关键词：优先流机器学习发生模式控制因素土壤属性祁连山区

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祁连山区森林景观格局对水文生态效应的影响

水科学进展 2004年第4期15卷 489-494页

作者：杨国靖肖笃宁周立华中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

在地理信息系统ArcGIS环境下,结合1987-2001年的水文资料,用SpatialAnalyst、HydrologicModeling等扩展模块,对祁连山中段北坡大野口河流域和海潮坝河流域的景观格局与水文特征进行比较分析,结果表明:大野口河流域的景观组分以低海拔的... 详细信息

在地理信息系统ArcGIS环境下,结合1987-2001年的水文资料,用SpatialAnalyst、HydrologicModeling等扩展模块,对祁连山中段北坡大野口河流域和海潮坝河流域的景观格局与水文特征进行比较分析,结果表明:大野口河流域的景观组分以低海拔的草地和乔木林占优势,草地所占面积最大,整个景观较为破碎;海潮坝河流域的景观组分以高海拔的裸地和灌丛占优势,裸地所占面积最大,景观破碎化程度相对较低。大野口河流域的蒸散发占降水量的61%,流域径流系数为0 39;而海潮坝河流域的蒸散发占降水量的41%,流域径流系数为0 59。研究表明,导致两流域生态水文效应相差较大的主要原因是两流域不同的景观格局。

关键词：祁连山区景观格局水文生态效应

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祁连山区多年冻土空间分布模拟

冰川冻土 2021年第1期43卷 158-169页

作者：彭晨阳盛煜吴吉春曹伟何彬彬中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

祁连山区位于青藏高原东北边缘,是亚洲水塔重要的组成部分,多年冻土的变化对生态系统和水资源平衡有着重要影响。基于青藏高原第二次综合科学考察、道路勘察钻孔点以及前人所获得的多年冻土下界资料,回归得出祁连山区多年冻土下界统计模... 详细信息

祁连山区位于青藏高原东北边缘,是亚洲水塔重要的组成部分,多年冻土的变化对生态系统和水资源平衡有着重要影响。基于青藏高原第二次综合科学考察、道路勘察钻孔点以及前人所获得的多年冻土下界资料,回归得出祁连山区多年冻土下界统计模型,借助ArcGIS平台在DEM数据的支持下,模拟出祁连山区多年冻土空间分布图。结果表明:祁连山区多年冻土分布的下界具有良好的地带性规律,表现为随经纬度增加而降低的规律;祁连山区多年冻土在空间分布上呈现出以哈拉湖为中心向四周扩散的分布格局;祁连山区总面积约为16.90×10^(4)km^(2),其中多年冻土面积约为8.03×10^(4)km^(2),占总面积约47.51%。多年冻土区与季节冻土区之间存在着有不连续多年冻土分布的过渡区,过渡区面积约1.43×10^(4)km^(2),占总面积约8.46%。

关键词：高海拔多年冻土祁连山区多年冻土下界空间分布模拟地带性规律