2005年, 第27卷, 第5期 刊出日期:2005-10-25
  

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    冰冻圈与全球变化
  • 李述训, 吴通华
    冰川冻土. 2005, 27(5): 627-632. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0093
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    应用多元线性回归分析方法,对位于40°~25°N,75°~102°E范围内的119个气象观测台站的1991—2000年平均气温和地面温度观测资料进行分析,获得了研究区域的月平均气温、地面温度与纬度、经度和海拔高度间关系的线性统计系数.统计结果和实测资料的比较以及统计分析的相关系数结果表明,高原地区的气温、地面温度和它的年较差与经度、纬度及海拔高度具有很好的相关性.应用曲线拟合方法将所得统计分析系数拟合成时间函数,就可将高原地区的气温和地面温度表示成统一的空间坐标和时间的函数.如果将已验证的1991—2000年平均地面温度与气温差统计结果作为气温与地面温度间关系的实验结果,那么,就可以解决长期困扰多年冻土预报研究中在任意已知时间和空间点上气温条件下,难以确定影响多年冻土温度状况变化上边界条件的变化这一难题.这一结果对于目前正在进行的青藏铁路冻土工程和环境预报研究具有重要意义.
  • 王一博, 王根绪, 沈永平, 王彦莉
    冰川冻土. 2005, 27(5): 633-640. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0094
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    青藏高原高寒地区的草地生态环境是高原生态环境的重要组成部分.近几十年来,在人类活动的强烈干扰和自然环境变化的影响下,高寒草地生态环境严重退化.在退化草地选取典型样地,调查研究了草地退化后土壤水文过程、土壤结构、植被状况等的变化.结果表明:高原高寒地区草场退化以后,土壤水文过程都发生改变,植被退化越严重土壤含水量变化越强烈、土壤入渗过程越快.退化草地的植被群落演替变化明显,优势种群退化严重,植物个体出现了小型化现象.水土流失日趋严重,土壤贫瘠化、沙化、荒漠化增强,鼠虫害等自然灾害频繁.
  • 上官冬辉, 刘时银, 丁永建, 丁良福, 沈永平, 鲁安新, 李刚, 张勇, 谢昌卫
    冰川冻土. 2005, 27(5): 641-644. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0095
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    根据冰川编目、Landsat MSS/TM/ETM+影像和相关的历史考察制图,利用GIS进行了不同时期的冰川分布图的制作,对比分析了不同时期冰川范围.重点监测了喀喇昆仑山北坡克勒青河的5Y654D48、5Y654D97的不同时段内的冰川运动状况.结果发现:5Y654D48冰川和5Y654D97冰川分别在1990—2000年与1977—1990年间运动速度达272 m·a-1,213.1 m·a-1,比其它时段运动速度大7~20倍,具备跃动冰川的运动特征.分析认为,5Y654D48冰川在1990—2000年、5Y654D97在1977—1990年间曾分别发生过冰川跃动.
  • 张世强, 丁永建, 卢建, 刘时银
    冰川冻土. 2005, 27(5): 645-648. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0096
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    模拟青藏高原土壤水分和热量迁移过程的连续变化对于全球变化研究具有非常重要的意义,其准确模拟是提高陆面过程模拟精度的重要条件.利用大尺度水文模型中对冻土中水分和能量平衡过程的描述,对沱沱河站点土壤湿度进行了步长为1 h,总时间为399 d的连续模拟.与观测资料及前人研究成果的比较表明,VIC-3L模型中对草甸的蒸发量计算较为合理,与乌鲁木齐河流域实测的草甸蒸发量取得了相当的一致;在冬季,模拟的短波辐射与观测的较为接近,在夏季,模拟值较观测值偏小;模拟计算获得的年辐射平衡值与前人的研究成果相近.
  • 张杰, 韩涛, 王建
    冰川冻土. 2005, 27(5): 649-654. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0097
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    利用1997—2004年5~8月的NOAA-AVHRR和EOS-MODIS卫星资料、周遍气象台站气象数据、人工增雨雪等相关资料,对河西内陆河流域上游的祁连山区积雪、冰川的光谱特征进行了判识,并分析了积雪面积和雪线高度变化.结果表明:6~8月祁连山西、中、东部的积雪面积都呈下降趋势,5月积雪面积有所升高;雪线高度处的气温在5月为降低趋势,6月和8月略有升高,7月升高最快;5~8月随时间的变化,祁连山区累计降水量都呈现出不同程度的增加;祁连山西、中部积雪面积和雪线高度随降水和气温的变化有明显的响应,并且中部较西部明显.人工增雪作业对祁连山雪消融具有缓冲作用.
  • 韩添丁, 叶柏生, 丁永建, 焦克勤
    冰川冻土. 2005, 27(5): 655-659. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0098
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    对应于新疆气候转型过程,天山乌鲁木齐河流域径流呈现了明显的增加趋势.河源区1号冰川水文点、跃进桥水文站及出山口英雄桥水文站径流在20世纪80年代中期以后均呈现出非常明显的增大趋势,但其增加过程的转折时间不尽一致.乌鲁木齐河源1号冰川径流在1997年发生了明显的突变,主要是由于强烈的升温过程导致了冰川的强烈消融和河源区降水的连续增加双重因素叠加的结果;跃进桥水文站径流年际趋势同步和相似于河源区1号冰川水文点径流的变化.初步分析表明:径流增加的主要原因是高山区降水的显著增加,而流域内降水明显增加的区域在高山带及山前平原区,中、低山带降水的增加趋势不是非常显著.
  • 刘玉莲, 吴洪宝, 李栋梁, 宋丽华, 沈永平, 张健, 刘学华
    冰川冻土. 2005, 27(5): 660-665. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0099
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    用SSA方法分析了哈尔滨1909—2002年94 a月平均气温距平序列,其气温总的倾向是增温的,升温约1.54℃,主要的年代尺度增温时段是1918—1952年升温约0.53℃,1971—2002年升温约1.03℃,1962—1970年是降温时段.得到的准12个月周期振荡成分反映气温的季节循环有明显年代际差异,大致可分为3个时段:1909—1931年、1932—1983年和1984—2002年.第3时段冬季月份比第1时段高2.3~3.7℃,夏季月份比第1时段低约0.2℃,第2时段的季节循环接近94 a平均情况.最近20 a哈尔滨最强增温在2~3月.
  • 常宗强, 冯起, 吴雨霞, 苏永红
    冰川冻土. 2005, 27(5): 666-672. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0100
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    采用美国Li-COR公司生产的LI-6400-09土壤呼吸室和LI-6400便携式光合作用测量系统,在2004年生长季节对祁连山亚高山灌丛林土壤呼吸速率进行了连续观测.结果表明:在整个生长季祁连山亚高山灌丛林土壤呼吸速率的空间变化为随着海拔梯度的增加,土壤呼吸速率逐渐减小,其变异系数逐渐增加;生长季节土壤呼吸速率晚间维持在较低水平,2:00-6:00最低,在7:00-8:30开始升高,11:00~6:00达到最大值,16:00~8:30开始下降,整个过程呈单峰曲线.土壤呼吸速率的日平均值介于(0.79±0.60)μmol·m-2·s-12.49±0.97μmol·m-2·s-1.土壤呼吸速率78月份达到最大值(5.861μmol·m-2·s-1),5月与9月份次之,4月与10月份基本一致,整个生长过程总的变化趋势呈单峰曲线形式.亚高山灌丛林土壤呼吸的空间变异主要受温度、水分和植物根系的综合影响.
  • 马伟强, 马耀明, 李茂善, Z.(Bob)SU, 王介民
    冰川冻土. 2005, 27(5): 673-679. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0101
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    对青藏高原地区地表能量的研究是一个十分重要的问题.基于中日合作项目“全球协调加强观测计划之亚澳季风青藏高原试验”(CAMP/Tibet)在2001年8月至2002年9月的观测数据资料,分析研究了青藏高原藏北地区地表能量,即净辐射通量、感热通量、潜热通量和土壤热通量等的变化规律,获得了有关藏北高原地表能量的新认识.
  • 寒区工程与技术
  • 江灏, 吴青柏, 王可丽, 张立杰, 冯文
    冰川冻土. 2005, 27(5): 680-685. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0102
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    以物理过程分析为基础,根据野外实测资料设计了青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式中的大气辐射参数化方案,对直接太阳辐射、大气散射辐射、大气向下长波辐射参数进行处理,得到了较好的结果.在无云大气条件下,对直接太阳辐射透过率和大气散射辐射以太阳天顶角进行参数化;对大气向下长波辐射以大气等效辐射率及气温进行参数化;在云天条件下,基于晴阴比的云量参数化和基于气候资料的云天系数参数化都各有较好的效果.对土壤热通量的参数化方法和拖曳系数的取值问题进行了讨论,更完善的方法还有待于与实验测量工作相结合.
  • 李宁, 魏庆朝, 魏静
    冰川冻土. 2005, 27(5): 686-693. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0103
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    为确定青藏高原多年冻土区片石气冷路基修筑后温度场的变化过程,在青藏铁路清水河高温冻土细粒土段设计并开展了片石气冷路堤和普通路堤实体工程对比试验.基于两个测试断面的两个冻融循环的地温和变形监测资料,对比分析了片石气冷路堤与普通路堤的天然地面孔、左、右路肩孔的地温变化情况、温度场中最大融化深度的变化及路基的沉降变形情况.结果表明:片石气冷路堤体内地温寒季明显低于普通路堤段,利于积存冷量,其最大融化深度抬升幅度较大,该路基的沉降变形小于对比段.片石气冷路堤能够有效发挥降低地温、保护多年冻土的作用,是一种主动保护多年冻土的措施.
  • 温智, 盛煜, 马巍, 吴基春
    冰川冻土. 2005, 27(5): 694-700. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0104
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    保护冻土原则是多年冻土区路基设计的首要选择.运用带相变瞬态温度场的有限元数值解法,模拟分析了铺设聚苯乙烯(EPS)板后铁路路基下多年冻土最大融化深度在随后50 a内随时间的变化,提出了保温板铺设的适宜位置和合理厚度.总结分析了保温路基中保温板的合理宽度和保温路基合理的施工时间,基于年平均气温给出了多年冻土区铁路路基工程中保温法的适用范围,并对多年冻土年平均地温对保温处理措施适用范围的影响进行了分析.
  • 水文与生态水文学
  • 杨国靖, 丁永建, 肖笃宁
    冰川冻土. 2005, 27(5): 701-708. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0105
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    在GIS支持下,对祁连山中段典型流域不同景观结构的水文效应进行比较分析.结果表明:以低海拔乔木林占优势的大野口河流域可对其年降水量的36.45%进行调节,雨季径流深是旱季径流深的8.43倍;以较高海拔灌丛占优势的海潮坝河流域可对其年降水量的24.96%进行调节,雨季径流深是旱季径流深的11.8倍.大野口河流域对降水的调控能力强于海潮坝河流域.在降水量不变的情况下,流域森林面积每增加1 km2,流域对降水的综合调节能力将提高0.35 t.100 m-2(即3.5mm).
  • 王艳君, 姜彤, 施雅风
    冰川冻土. 2005, 27(5): 709-714. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0106
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    以长江上游流域及周边113个气象站1961—2000年的气象数据以及干流屏山、宜昌水文站的径流数据为基础,对40 a来的气温、降水、参照蒸散量和径流进行了趋势分析.长江上游流域大部分地区年平均温度呈现上升趋势,尤以1990年代的升温幅度最为显著,其中冬季的增温对年增温的贡献最大,增温区主要分布在长江源区及金沙江流域.长江上游流域年和冬季降水显著增加,年降水的增加主要由于夏季极端降水事件频率的增大,降水显著增加的区域主要分布在长江源区及金沙江流域.长江上游流域参照蒸散量呈显著的下降趋势,尤其是夏季参照蒸散量下降趋势最为显著,主要分布在川江流域.屏山站径流量表现为微弱增加趋势,而宜昌站径流量呈微弱下降趋势,这除了受人类活动的影响外,川江流域年降水量的下降是宜昌站径流量减少的主要原因.
  • 王顺德, 张洪, 魏琳, 毛炜峄, 张建岗, 王福勇, 沈永平, 王进
    冰川冻土. 2005, 27(5): 715-722. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0107
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    2003年塔里木河四条源流出山口天然径流量258.21×108m3,偏多12.8%,属偏丰水年.阿拉尔站以上的三条源流(阿克苏河、叶尔羌河、和田河)出山口天然径流量为221.19×108m3,偏多14.0%,属偏丰水年;开都河孔雀河为37.02×108m3,偏多6.0%,属平略偏丰水年.四条源流入塔里木河总水量为47.66×108m3,占出山口天然径流总量的18.5%.阿拉尔站以上三条源流入塔里木河水量为44.08×108m3,占三条源流出山口天然径流总量的19.9%,叶尔羌河是惟一无水输入塔里木河的源流.2003年塔里木河干流上游段耗水量20.51×108m3,是干流最大的耗水区段,中游段耗水量16.89×108m3,下游段耗水量11.16×108m3.上、中游耗水量在减少,下游耗水量在增加.从2003年3月3日至7月11日第5次应急输水历时132 d,从博斯腾湖调水入塔河干流水量3.58×108m3,而塔河干流到达恰拉水量7.58×108m3,干流来水量继2002年后再次超过了博斯腾湖调水量.可以确定,2002年塔里木河向下游输水属于由博斯腾湖调水为主转为干流为主的转折年份,但是2003年干流向下游输水的比例更高.2003年大西海子水库向最下游下泄水量为3.455×108m3,首次打通了145km的老塔里木河,采取其文阔尔河和老塔里木河双河道输水,水再次流到塔里木河尾闾——台特玛湖,加上车尔臣河水的汇入,年内在台特玛湖区最大形成了约200 km2的水面.长期确保向塔河下游输水以干流来水为主,加大对塔河的综合治理,特别要加大对干流上游段和主要源流区的综合治理.
  • 庄丽, 陈亚宁, 李卫红, 袁素芬
    冰川冻土. 2005, 27(5): 723-733. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0108
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    塔里木河下游的乔木、灌木、草本植被的主要建群种为胡杨、柽柳和罗布麻,对其中丙二醛(MDA)含量以及保护酶活性对地下水位的研究表明:1)MDA含量以及SOD、POD活性均呈增加趋势,而且均与地下水位呈正相关关系;2)对同一断面相同地下水位条件下胡杨、柽柳和罗布麻的SOD活性和POD活性比较,可以反映出SOD和POD作用的互补性;3)根据不同地下水位条件下胡杨、柽柳和罗布麻的MDA含量和SOD活性所反映出的适宜植物生存的合理生态水位、(严重)胁迫水位,并将其进行综合比较与分析,初步推断在塔里木河下游地下水埋深超过3.12 m时,胡杨和柽柳的生长即开始受到抑制,6 m左右的地下水位即对胡杨造成严重胁迫,≥8.83 m的地下水位则会危及胡杨的生存;而柽柳的严重胁迫地下水位以及临界地下水位分别为5 m左右和≥8.83 m.相比之下,罗布麻所能承受的胁迫地下水位比较高,超过3.12 m的地下水位即会对其生长造成严重水分胁迫,地下水位低于4.42 m则危及其生存.
  • 陈永金, 陈亚宁, 李卫红, 刘加珍
    冰川冻土. 2005, 27(5): 734-741. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0109
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    对塔里木河下游自2000年以来的4次生态输水的地下水位变化与地下水监测井的水化学资料比较分析,结果表明:地下水化学特征随4次生态输水,在时间与空间上发生明显变化.沿输水河道方向(纵向),下游上段的监测断面的地下水化学特征受输水的影响明显早于下游下段的水化学特征,且变化幅度也较大.沿垂直河道的方向(横向),距输水河道不同距离处的地下水化学特征先后呈现相似的变化规律,即:在受输水影响的初期,地下水化学成分中的主要离子含量和矿化度都明显上升,随着生态输水的继续进行而逐步下降.同时,地下水化学的变化特征反映出生态输水的影响范围在逐渐扩大,4次输水后地下水的响应范围在距离输水河道1 000 m左右.生态输水虽然对地下水中盐分浓度起到了暂时冲淡和区域盐分再分配作用,但要使下游水质真正好转只有采取一系列工程和管理措施.
  • 张小由, 康尔泗, 张智慧, 张济世
    冰川冻土. 2005, 27(5): 742-746. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0110
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    应用热扩散原理,采用ICT2000TE研究了黑河下游25 a生天然胡杨(Populus euphratica)的树干液流特点及其与环境因子的关系.结果表明:1)在整个生长季的晴天,胡杨树干液流的日变化呈现明显的单峰宽峰曲线.液流速率在6、7、8、9和10月分别为13.39、12.07、12.69和5.1 L.d-1;2)胡杨在夜间有微弱上升液流,可能存在根压;3)在生长季树干液流速率与环境因子逐步回归分析结果表明,树干液流受环境因子的综合影响,影响大小依次是空气温度、土壤含水量、相对湿度、总辐射、土壤温度和风速.
  • 赵良菊, 肖洪浪, 刘晓宏, 罗芳, 李守中, 陆明峰
    冰川冻土. 2005, 27(5): 747-754. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0111
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    通过对沙坡头人工固沙区不同微生境和种植方式下固沙植物油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)叶片稳定碳同位素比率(δ13C)的测定,研究了该区油蒿和柠条叶片δ13C差异及其季节变化,并探讨了不同气候因素对植物δ13C的影响.结果表明:柠条δ13C显著高于油蒿(P=0.003),即柠条的水分利用效率高于油蒿.在生长季内两种植物δ13C变化因种类及种植方式不同而异,除混种柠条的δ13C在整个生长季呈降低趋势外,单种柠条、单种油蒿和混种油蒿的δ13C均呈降低-升高-降低的变化趋势,均在7月份达最高值,即水分利用效率在7月份达最高.油蒿和柠条的δ13C因生境不同表现出明显的差异:引种圃的油蒿和柠条的δ13C分别低于水分平衡场;水分平衡场内单种柠条的δ13C高于混种,油蒿则反之;植物叶片含水量与δ13C的变化呈相反变化趋势.两种植物的δ13C逐月变化量(Δ13Cm)与气象因子的响应程度因其种类而异,其中油蒿Δ13Cm与月降雨量、月均相对湿度和水汽压负相关,与温度正相关,但均未达显著水平;柠条叶片Δ13Cm与温度极显著正相关,表明柠条生长对温度敏感,而油蒿则对水分和温度均有一定程度的响应.
  • 方静, 丁永建
    冰川冻土. 2005, 27(5): 755-760. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0112
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    以2004年7~10月在临泽内陆河流域综合研究站凝结水试验观测数据为基础,讨论了荒漠绿洲边缘凝结水凝结过程、不同下垫面凝结量及其影响因子.结果表明:荒漠绿洲边缘凝结水以吸湿凝结为主,北京时间16:00~18:00开始,至次日7:00~8:00结束.凝结开始的时间受控于沙地含水量,凝结量则主要受近地表相对湿度、近地表气温以及气温日较差三方面因素的影响.人工草地、平坦无植被沙地、沙丘顶部、丘间低地和人工林地在7~10月的平均月凝结量分别为:5.1 mm、4.0 mm、3.1mm、1.8 mm和1.0 mm.
  • 张志山, 张景光, 刘立超, 王新平, 李新荣
    冰川冻土. 2005, 27(5): 761-766. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0113
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    2004年4~10月,选择两种主要固沙(半)灌木为研究对象,观测了植物冠层在自然降水条件下的截留量和穿透冠层的降水量,并模拟了它们与降水参数间的关系.结果表明:试验期间共降水110.9 mm,50%的降水量<2 mm,80%的降水量<6 mm,以短暂而零星的小降水为主,降水次数呈偏态分布.由于植物冠层的截留而使柠条和油蒿冠层下的降水量极显著地小于降水量(P≤0.01).与油蒿相比,具有高大冠层结构的柠条冠层下的降水量在大多数情况下显著高于油蒿的(P≤0.05);两种植物冠层下方不同部位对降水穿透量的影响结果差异不显著(P>0.05)、显著(P≤0.05)和极显著(P≤0.01)约各占1/3;试验期间柠条和油蒿的冠层截留总量分别为10.7 mm和3.7 mm.两种植物冠层下穿透降水量与降水量和降水历时的多元回归方程达到极显著水平(P<0.0001),但逐步回归分析表明穿透降水量与降水历时的关系不明显(P>0.05),因而提出了穿透降水量与降水量间的线性公式(P<0.0001)能更好的表达这种关系;两种植物冠层截留量与降水量呈指数关系(P<0.05),理论上当降水量无穷大时截留量接近于常数项,即柠条冠层的最大截留量为3.5 mm,油蒿冠层的最大截留量为1.0mm.
  • 生态经济学
  • 徐中民, 程国栋
    冰川冻土. 2005, 27(5): 767-773. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0114
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    辨明人类活动各因素对环境影响作用的大小,并依此找寻发展的对策是当前可持续发展研究的核心问题之一.分析了IPAT等式在分解环境影响中人文因素的作用;采用生态足迹作为环境影响的测量指标,利用STIRPAT模型,以1999年中国各省市的截面数据为例,分析了人口数量、富裕程度、现代化及经济区位和自然区位对环境影响的具体作用,并在此基础上探讨了中国各省(市)的技术生态效益.结果表明:人口数量是当前环境影响的一个主要驱动因子,环境影响与人口数量近同比例变化,富裕程度或现代化程度增加也将加剧人类对环境的影响.在观测数据范围内,分析结果不支持存在环境Kuznets曲线的观点.最后分析讨论了不支持存在环境Kuznets曲线的原因及STIRPAT模型的优缺点,并指出社会适应性能力可作为下一步深入研究的方向.
  • 王新华, 徐中民, 龙爱华
    冰川冻土. 2005, 27(5): 774-780. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0115
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    水足迹是指在一定的物质生活水平下,维持一定人群消费所需要的总的水资源数量.由于考虑了社会经济系统中虚拟水的消费量,水足迹真实地反映了一个地区人类消费对水资源的占有情况,为水资源科学管理提供了非常有用的信息.引入水足迹的概念和计算方法,分析了中国各省2000年人均水足迹.结果表明,西北部省份水足迹较大,南部和中东部省份水足迹较小,青海省水足迹最大,其值为935.75 m3·(人·a)-1,广西水足迹最小,其值为466.31 m3·(人·a)-1.全国平均水足迹为601m3·(人·a)-1.分析了几个典型省份水足迹的构成,并探讨了降低水足迹以缓解水资源压力的几条途径.
  • 书评
  • 王宗太, 刘潮海
    冰川冻土. 2005, 27(5): 781-781. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0116
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    由施雅风院士主编并有诸多学者参加的《简明〈中国冰川目录〉》专著,于2005年7月由上海科学普及出版社出版面世.历时22年完成的《中国冰川目录》是中国和世界区域冰川学研究的一件大事,它首次按国际冰川编目规范,全面、系统、详尽、汇编了中国的全部冰川,提供了中国冰川的第一手基础数据,对世界和中国的区域冰川研究作出了贡献,也给中国西部水资源研究、气候变化、生态环境保护等提供了冰川学方面的科学依据.但《中国冰川目录》规模宏伟,共12卷22册176万数据,对于初用者俨然是浩如烟海,较难理出头序.因此,相关专家们建议,对《中国冰川目录》再进行归纳梳理,编写《简明〈中国冰川目录〉》,便于广泛应用.