ESTIMATING ANNUAL APPARENT THERMAL DIFFUSIVITY IN PERMAFROST USING TEMPERATURE TIME SERIES ON THE QINGHAI-TIBET PLATEAU, CHINA

Changwei Xie, Gough William, Lin Zhao, Tonghua Wu

In the proceedings of: GeoQuébec 2015: 68th Canadian Geotechnical Conference & 7th Canadian Permafrost Conference

Session: Permafrost Degradation II / Dégradation du pergélisol II

ABSTRACT: Soil temperature data used in this study were obtained from 17 monitoring boreholes during the period from 2006 to 2010 on the Qinghai-Tibet plateau. Measurements show that the permafrost temperature is higher than -1.0°C at eleven sites and at eight sites it is higher than -0.5°C. We calculated the annual apparent thermal diffusivity (AATD) in permafrost at different horizons. Results indicate that the latent heat effects have important implications for the permafrost thermal regime. In warm permafrost regions, the latent heat effects buffered heat exchange and resulted in shallow depths of zero annual amplitude (DZAA) of ground temperature and AATD. At the same sites, thermal diffusivity is usually lower at the bottom of the active layer since ice-water conversion consumes most of the heat exchange at this horizon. The thermal diffusivity is usually larger in the deep permafrost especially when the permafrost temperature is low. For the 17 monitoring boreholes, there is a causal relationship between the small AATD and the high permafrost temperature. The temperature-dependent adjustments of the thermal diffusivity have important implications for the warming trend of permafrost. The permafrost temperature gradient is greater in cold permafrost with large AATD than it is in warm permafrost with small AATD.

RÉSUMÉ: Les mesures de la température du sol utilisées dans cette étude ont été obtenues à l™aide de 17 forages en observation pendant une période de 2006 à 2010 sur le plateau Qinghai-Tibet. Les données montrent que la température du pergélisol est plus élevée que -1.0°C à onze sites et plus élevée que -0.5°C à huit sites. Nous avons calculé la diffusivité thermique apparente annuelle (AATD) dans le pergélisol à différents horizons. Les résultats indiquent que les effets de la chaleur latente ont des implications importantes pour le régime thermique du pergélisol. Dans les régions chaudes du pergélisol, les effets de la chaleur latente ont tamponné l™échange de chaleur et ont résulté en des profondeurs superficielles d™une amplitude annuelle de zéro (DZAA) de la température du sol et de l™AATD. Aux mêmes sites la diffusivité thermique est habituellement plus basse au bas de la couche active, étant donné que la conversion glace-eau consume la plus grande partie de l™échange thermique à cet horizon. La diffusivité thermique est habituellement plus large dans les profondeurs du pergélisol, particulièrement quand sa température est basse. Pour les 17 forages en observation, il y a une relation de cause entre une petite AATD et une température du pergélisol élevée. Les ajustements de la diffusivité thermique qui dépendent de la température ont d™importantes implications dans la tendance d™évolution du pergélisol. Le gradient de température du pergélisol est plus grand dans un pergélisol froid avec une AATD large que dans un pergélisol chaud avec une petite AATD.

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Cite this article:
Changwei Xie; Gough William; Lin Zhao; Tonghua Wu (2015) ESTIMATING ANNUAL APPARENT THERMAL DIFFUSIVITY IN PERMAFROST USING TEMPERATURE TIME SERIES ON THE QINGHAI-TIBET PLATEAU, CHINA in GEO2015. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

@article{269,author = Changwei Xie; Gough William; Lin Zhao; Tonghua Wu,title = ESTIMATING ANNUAL APPARENT THERMAL DIFFUSIVITY IN PERMAFROST USING TEMPERATURE TIME SERIES ON THE QINGHAI-TIBET PLATEAU, CHINA,year = 2015}