冰川冻土

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张中琼, 吴青柏

冰川冻土. 2012, 34(3): 505-511. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0062

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在人类活动和气候变暖的共同影响下, 浅层多年冻土近地表和活动层的热状况会发生显著的变化, 从而对生态环境、水文、工程等产生较大的影响. 以A1B, A2, B1气候变化情景模式为基础, 运用Stefan公式计算和预测了青藏高原多年冻土区活动层厚度的变化特征. 结果表明: 以羌塘盆地为中心, 青藏高原多年冻土活动层厚度向其四周不断增加, 多年冻土活动层厚度随着气温升高而增加. A1B 、 A2模式下活动层厚度变化大, 相对人类活动强度较小的B1模式活动层厚度变化较小. 到2050年时, A1B情景活动层厚度平均约为3.07 m, 相对于2010年活动层厚度约增加0.3~0.8 m; B1情景活动层厚度增加0.2~0.5 m; A2情景增加0.2~0.55 m. 到2099年, A1B情景活动层的平均厚度将约为3.42 m; A2情景将可达3.53 m; B1情景将可达2.93 m. 气候变暖将可能加深活动层, 百年后将大范围改变多年冻土的空间分布.

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1961-2010年西藏季节性冻土对气候变化的响应

杜军, 建军, 洪健昌, 路红亚, 陈定梅

冰川冻土. 2012, 34(3): 512-521. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0063

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利用西藏1961-2010年17个站点最大冻土深度、土壤解冻日期等资料, 采用气候倾向率、累积距平、信噪比和R/S分析等方法, 分析了近50 a西藏季节性冻土的年际和年代际变化特征, 预估了未来50 a和100 a最大冻土深度变化. 结果表明: 近50 a林芝最大冻土深度以1.4 cm·(10a)^-1的速度增大, 其他站点均呈减小趋势, 为-0.7~-21.3 cm·(10a)^-1, 以那曲减幅最大. 近30 a来大部分站点最大冻土深度减幅更大, 为-0.92~-37.2 cm·(10a)^-1, 并随着海拔升高, 最大冻土深度减幅在加大. 近40 a来当雄、江孜和林芝土壤解冻日期表现为推迟趋势, 为2.1~5.2 d·(10a)^-1, 其他站点呈提早趋势, 平均每10 a提早1.8~12.7 d. 在10 a际尺度变化上, 近40 a大部分站点年最大冻土深度呈逐年代变浅趋势, 土壤解冻日趋于提早. 那曲、安多和泽当年最大冻土深度分别在1984、 1987年和1979年发生了突变, 从一个相对偏深期跃变为一个相对偏浅期. 近40 a来各站点年最大冻土深度的Hurst值均大于0.5, 说明未来大部分站点年最大冻土深度仍将变薄. 如果未来气候按升温率0.044 ℃·a^-1变化, 50 a后西藏最大冻土深度减小1.1~77.3 cm, 未来100 a可能减小1.2~91.4 cm; 气候按升温率0.052 ℃·a^-1变化, 50 a后最大冻土深度减小2.1~155 cm, 未来100 a可能减小2.5~183 cm. 最大冻土深度变浅显然与气温、地温的显著升高直接有关.

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1973-2010年基于RS和GIS的马兰冰川退缩与气候变化关系研究

姜珊, 杨太保, 田洪阵

冰川冻土. 2012, 34(3): 522-529. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0064

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以1973-2010年的RBV、 MSS、 TM和ETM⁺遥感资料为信息源, 通过遥感图像处理技术和目视解译方法提取冰川界限, 应用GIS技术分析了位于昆仑山中段的马兰冰帽近37 a冰川面积变化. 结果表明: 1973-2010年马兰冰帽呈退缩趋势, 冰川面积减少了6.04%; 冰川退缩经历由快-慢-快-慢的过程, 近10 a冰川退缩不显著, 体现冰川变化的一个转型时期. 在研究期内, 马兰冰帽南北向退缩690.4 m, 东西向退缩84.29 m. 研究表明: 马兰冰帽退缩的关键因素是气候变暖, 年降水量的增加不能够抵消由夏季温度剧烈上升导致的冰川消融. 此外, 地形条件、冰川规模都是影响冰川波动的重要因素.

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西藏羊卓雍错湖面遥感监测模型及近期变化

除多, 旺堆, 普穷, 德吉央宗, 拉巴卓玛, 普布次仁, 张雪芹, 孙瑞

冰川冻土. 2012, 34(3): 530-537. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0065

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羊卓雍错作为西藏高原三大圣湖之一和藏南重要的高原特色风景旅游景区, 其水域变化受到当地老百姓和各级政府部门的关注. 应用高分辨率陆地资源卫星等遥感数据可以方便、准确地获取湖泊面积、周长等信息, 但是由于Landsat 等高分辨率陆地资源卫星影像受到卫星重复周期和卫星过顶时多云天气的影响, 无法实现湖泊面积变化的常规业务化连续监测. 为此, 以Landsat 等高分辨率陆地资源卫星为主要遥感信息源, 结合羊卓雍错水位观测资料, 建立了羊卓雍错湖泊面积变化与水位波动之间的相关模型. 在此基础上, 利用该湖泊面积遥感监测模型, 结合近期水位观测资料分析了羊卓雍错湖面面积变化特征与趋势.

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青海高原中、东部多年冻土及寒区环境退化

罗栋梁, 金会军, 林琳, 何瑞霞, 杨思忠, 常晓丽

冰川冻土. 2012, 34(3): 538-546. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0066

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近年来, 随着全球气候变暖和人类社会经济活动的增强, 处于季节冻土向片状连续多年冻土过渡区的青海高原中、东部多年冻土退化显著. 巴颜喀拉山南坡清水河地区岛状冻土分布南界向北萎缩5 km; 清水河、黄河沿、星星海南岸、黑河沿岸、花石峡等岛状冻土和不连续多年冻土出现融化夹层和不衔接多年冻土, 有些地区冻土岛和深埋藏多年冻土消失, 多年冻土上限下降、季节冻结深度变浅; 片状连续多年冻土地温升高、冻土厚度减薄. 1991-2010年巴颜喀拉山南北坡不连续多年冻土分布下界分别上升90 m和100 m, 1995-2010年布青山南北坡不连续多年冻土分布下界分别上升80 m和50 m. 造成冻土退化的主要原因为气候变暖, 使得地表年均温度由负变正, 冻结期缩短, 融化期延长, 冻/融指数比缩小. 伴随着冻土退化, 高寒环境也显著退化, 地下水位下降, 植被覆盖度降低, 高寒沼泽湿地和河湖萎缩, 土地荒漠化和沙漠化造成了地表覆被条件改变.

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基于GIS的中国西南地区覆冰气象条件评估

赵晓萌, 李栋梁

冰川冻土. 2012, 34(3): 547-554. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0067

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采用中国西南地区(95°~110° E、 25°~35° N) 96个常规气象观测站1961年1月1日至2009年12月31日逐日气象要素资料提取覆冰相关要素, 利用1 km×1 km DEM资料通过GIS技术建立经度、纬度、海拔高度3个宏观地形因子以及坡度、坡向和开放度3个微观地形因子的数据库, 通过三维二次趋势面的逐步回归方法, 在ArcMap/Info中进行与覆冰有关的气象要素栅格空间化, 在此基础上按照轻、中、重三个级别建立了各级覆冰模型并划分了覆冰风险分布. 结果表明: 满足覆冰条件日数序列在2000年以来呈显著上升趋势, 覆冰灾害发生的可能性增大. 一般来说, 宏观地形因子对气象要素的分布影响较大, 相对湿度模型和日照时数模型通过微观地形因子订正后, 精度有所提高. 通过模型得到的西南地区覆冰风险分布图能够较为精确的模拟出西南地区覆冰的风险分布, 与实际情况相符.

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青藏高原沼泽草甸活动层土壤热状况对增温的响应

刘光生, 王根绪, 白炜, 张伟

冰川冻土. 2012, 34(3): 555-562. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0068

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在人类活动和气候变化的双重影响下, 青藏高原高寒湿地生态系统发生巨大变化, 尤其是引起地气间水能循环过程发生改变. 基于高寒沼泽草甸布置的3处样地(OTC-1、 OTC-2和Control)一年的观测数据, 分析短期增温对活动层土壤温度变化过程的影响. 结果表明: OTC-1和OTC-2年均气温分别增加了6.7 ℃和3.5 ℃, 日间气温增加显著, 而夜间气温基本保持不变, 从而加大了气温日较差. 增温促进植物的生长发育, 使OTC内地上生物量要显著高于室外. OTC-1年平均地温要明显高于室外, 而OTC-2地温与室外基本相当, 这些主要受到OTC结构及植被热隔绝作用的影响. OTC-1总积温随着深度的增加不断降低, 且在5 cm、 20 cm深度总积温为正值, 而OTC-2和Control在土壤浅层略有降低, 65 cm深度以下基本趋于一致. 该研究结果将对研究高寒生态系统水热过程和碳排放具有一定的参考价值.

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基于多源、多时相遥感影像的高原湖泊提取及其不确定性——以西藏羊卓雍错流域为例

田园, 张雪芹, 孙瑞

冰川冻土. 2012, 34(3): 563-572. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0069

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基于野外实地考察, 以西藏中南部羊卓雍错流域为例, 探讨了基于多源、多时相遥感影像的高原湖泊提取. 目前计算机辅助分类方法在高原湖泊提取上存在很大的局限性, 目视解译方法虽然繁琐, 但能结合丰富的经验信息, 故而成为当今高原湖泊提取的较为现实与可行的方法. 为此, 针对各季湖面特征的不同相态, 结合图像增强技术、 DEM等辅助信息和野外实地验证, 建立了高原湖泊不同时相的遥感解译标志. 根据1972-2009年Landsat、 CBERS和HJ-1A/1B等3种不同数据源的37幅遥感影像提取了流域内主要湖泊, 并分析了湖泊面积的年内与年际变化. 在此基础上, 讨论了高原湖泊提取过程的不确定性, 包括遥感影像甄选、几何校正误差、数字化容差和目视解译经验等给结果带来的不确定性. 结果表明: 引入高分辨率、多源遥感影像以及不受天气状况影响的微波影像有助于高原湖泊变化监测能力与解译精度的提高; 而综合考虑地形信息、湖泊不同时相特征, 适用于多种数据源的计算机自动解译算法研发, 将提高长时间序列高原湖泊提取的效率.

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古尔班通古特沙漠与绿洲交错带土地利用变化对土壤特性的影响

李宝富, 熊黑钢, 张建兵, 龙桃, 张芳

冰川冻土. 2012, 34(3): 573-582. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0070

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对比研究了古尔班通古特沙漠与绿洲交错带8种土地利用类型的土壤特性变化. 结果表明: 不同土地利用类型的土壤粉砂含量差异性显著(P<0.05). 人类活动干扰的时间越长、强度越大, 粉砂和极细砂含量越高, 而细砂反之. 在人类活动干扰前期(≤5 a), 土壤养分与干扰时间成反比, 而后(＞5 a)与时间成正比. 不同土地利用类型的土壤养分分为4个等级: 1级为盐碱地, 为最高等级; 2级为生态防护林地、荒草地和天然灌木林地; 3级为10 a农田地、 5 a菜园地和3 a农田地; 4级为5 a农田地, 为最低等级. 人类活动使得土壤盐分由原来的(盐碱土)上层高、下层低转为上层低、下层高. 而且盐分与干扰时间成反比. 土地利用变化的过程中, 土壤盐分与Cl^-、 SO₄^2-、 Ca²⁺、 Mg²⁺、 K⁺和Na⁺离子均成正比, 而与HCO₃^-离子成反比. 5 a农田地土壤退化指数(-30.58%)最高, 是其他土地利用类型的1.5~3.9倍.

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黄土高原地表能量闭合特征及土壤通量参数化

岳平, 张强, 赵文, 成华, 李宏宇, 王若安, 张建忠

冰川冻土. 2012, 34(3): 583-590. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0071

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利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(简称SACOL站)2008年夏季晴天的湍流、辐射、土壤温度和通量梯度观测资料, 确定了晴天土壤热参数, 并结合土壤热流量板测量的温度积分法把实际测量通量推算到地表; 讨论了典型黄土高原沟壑区土壤热量储存对地表能量闭合率的影响; 建立了计算地表土壤热通量的模型. 结果表明: 黄土高原典型沟壑区夏季晴天平均土壤热容量为1.23×10⁶ J5m^-35K^-1; 能量平衡方程中, 以5 cm 埋深处HFP01SC热流量板观测值 (G₅) 表示土壤热通量时, SACOL站地表能量闭合率为75.7%. 采用温度积分法, 将HFP01SC的直接测量结果校正到地表(G_s)后, 地表能量闭合率可以达到81.8%; 0~5 cm土壤层的热量储存对能量平衡的贡献为6.1%. 模型计算得土壤热通量(G_m)与G_s之间的线性回归斜率为0.973(显著性水平为0.1‰). (H+LE)与(R_n-G_m)进行线性回归, 得到地表能量闭合率为81.7%. 表明模型与温度积分法计算计算土壤热通量非常接近, 但通过参数化方法计算时仅需要知道R_n即可.

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论库姆塔格沙漠羽毛状断裂的成因 ——“八一泉运动”及其与青藏高原隆升、气候变化的关系

郑本兴, 屈建军, 沈永平, 牛清河, 俞祁浩, 赵爱国

冰川冻土. 2012, 34(3): 591-596. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0072

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通过野外调查和同位素测年, 讨论了库姆塔格沙漠羽毛状断裂的形成与"八一泉运动"有关, 纠正了前人所说的八一泉雅丹下部褶皱断裂地层属上新世地层的传统概念, 实际上是早更新世湖相地层于中更新世晚期因发生八一泉构造运动形成的褶皱断裂的变形地层带. 所称的上新世地层实际是中更新世晚期的变形地层, 这也是227 ka BP左右的"八一泉运动"的证据, 讨论了它在青藏高原的隆升过程中的特殊阶段, 及其对青藏高原以北地区气候环境的影响, 重新建立了青藏高原隆升与冰期、间冰期气候变化的序列, 并首次探讨了与中国东部冰缘期的对比问题.

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冰盖下冰花浓度分布的数值模拟

杨伟伟, 曹征, 王军

冰川冻土. 2012, 34(3): 597-602. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0073

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封冻河道内的冰花分布规律对冰期水文及环境分析有着重要的意义. 视冰花为连续介质, 基于多相流理论和欧拉-欧拉模型方法, 建立了河渠垂向二维标准k-ε紊流数值模型. 在不同的水流流速、冰花颗粒尺寸、上游来冰量条件下, 对冰盖下冰花浓度场进行了模拟分析, 得到了冰盖下冰花分布特征. 结果表明: 水流流速越大, 冰花沿垂向分布范围越大, 冰花浓度分布曲线斜率越大, 冰花浓度沿垂向的均匀性越大, 同时浓度最大值越小; 冰花颗粒尺寸越大, 冰花沿垂向分布范围越大, 冰花浓度分布曲线斜率越大; 上游来冰量越大, 冰花沿垂向分布范围越大, 在同一水深其浓度值也越大, 冰花浓度沿垂向分布的均匀性越大.

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干旱气候因子与森林火灾

徐明超, 马文婷

冰川冻土. 2012, 34(3): 603-608. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0074

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森林火灾作为一种自然灾害, 气候变化直接或间接影响森林燃烧的火环境, 进而对火发生和火行为产生影响. 干旱气候条件与森林火灾的发生有密切的关系, 气象条件通过气温、日照、蒸发量、风力、空气湿度等影响着森林火灾的发生和发展. 一般情况下, 气温高、降水少、湿度小、风力大易发生森林火灾. 在山区, 山谷风和地形影响森林火灾蔓延, 森林火灾的蔓延主要受山谷风所控制, 具有间歇性, 另外地形的变化在很大程度上制约着火势的蔓延. 所以, 要利用不同时段的气象条件、山风出现的时间及有利地形, 及时组织灭火和控制火势蔓延. 森林火灾的发生有各种类型, 通过对森林火灾中一些特殊火行为及相关元素对火灾发展蔓延影响分析, 找出森林火灾扑救与逃生的方法及注意事项.

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青藏高原大气气溶胶研究进展

余光明, 徐建中, 任贾文

冰川冻土. 2012, 34(3): 609-617. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0075

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大气气溶胶是地球大气成分中含量很少的组分之一, 但其对气候环境以及人类健康有着极其重要的影响. 由于青藏高原地理单元的独立性和特殊性, 该地区气溶胶特征和行为的研究引起越来越多的关注.回顾了青藏高原大气气溶胶研究的历史和分析监测方法, 从气溶胶的基本特性、气候效应、环境效应三个方面综述了20世纪90年代以来青藏高原大气气溶胶研究的成果, 并对该地区研究的前景有所展望.

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基于数字摄影测量的雪盖制图方法探讨

刘俊峰, 陈仁升, 宋耀选, 阳勇, 韩春坛, 卿文武, 刘章文

冰川冻土. 2012, 34(3): 618-624. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0076

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受地形、植被、太阳辐射以及分吹雪等因素影响, 山区积雪时空分布差异性很大, 人工观测和卫星遥感手段很难获取高时空分辨率的雪盖信息. 2010年3-5月在祁连山葫芦沟一级小支流开展了相机摄影试验, 并应用摄影测量技术将野外拍摄影像转化为正射积雪空间分布图像, 以此获取小流域高时空分辨率的积雪分布信息. 结果表明: 20次摄影测量后方交会解得到的摄影中心与实测摄影中心误差ΔX 分布在-9.27~25.51 m之间, 而ΔY分布在-33.53~18.2 m, ΔZ区于-3.33~9 m之间. 单张积雪制图误差分析表明, ΔX 分布在-9.27~25.51 m之间, 而ΔY分布在-33.53~18.2 m, ΔZ区于-3.33~9 m之间, 边缘处积雪制图误差大于中心位置. 进一步分析表明, 高程数据精度、摄影距离和摄影倾角等因素影响数字摄影测量雪盖制图的精度. 随着地形数据精度的提高, 正射积雪制图的精度有很大的提升空间, 相机摄影测量也将成为小流域尺度、坡面尺度雪盖信息获取的有效手段之一.

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青藏粉质黏土冻融循环试验研究

张世民, 李双洋

冰川冻土. 2012, 34(3): 625-631. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0077

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以青藏公路沿线常遇到的青藏粉质黏土作为研究对象, 在室内分别进行了1、 2、 3、 4次冻融循环试验, 分析了冻融前后试样的温度分布特征、水分分布特征、冻融位移变化特征. 结果表明: 多次冻融循环的冻结过程中, 温度场分布更趋向均衡和平稳, 0 ℃等温线和低温等温线趋向深部发展; 多次冻融循环后, 试样含水量可划分4个区域, 第1区域为表层冰晶聚集高含水量区, 第2区域为低温梯度含水量均衡区域, 第3区域为冷锋面冰透镜冰层积聚高含水量区域, 第4区域为高温低含水量区域; 青藏粉质黏土首次冻结的冻胀位移量和相对冻融位移量都比较大, 冻胀量可以达到几十毫米, 冻胀率可达8.3%, 伴随冻融次数增加, 相对冻胀量和相对冻融量幅值逐渐减少.

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寒区隧道防水材料长期性能研究

来弘鹏, 包卫星, 刘苗

冰川冻土. 2012, 34(3): 632-637. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0078

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为更全面了解寒区隧道防水材料长期性能, 以赛里木湖隧道为依托, 选取EVA防水板分别在0次、 25次、 50次冻融循环条件下开展了室内拉伸、低温及顶破试验, 研究了其作为寒区隧道防水材料的工作性能. 结果表明: 冻融循环对EVA防水材料的纵横向拉伸强度、纵横断裂延伸率、顶破强力和顶破延伸率有着较明显的影响, 即随着冻融循环次数的增加, 这些指标均降低, 且有随着循环次数的增加降低幅度有增大的趋势, 这说明冻融循环对材料性能的负面影响很大; 冻融循环对EVA的低温抗裂性能基本没有影响.

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基于季节冻土微观结构特征的神经网络冻胀率仿真预测

赵安平, 王清, 陈慧娥, 张中琼

冰川冻土. 2012, 34(3): 638-644. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0079

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为了寻求基于宏观-微观物理参数间接得到季节冻土冻胀率的途径, 根据现有技术手段容易测试到土的性质参数, 利用BP神经网络法对季节冻土冻胀率进行预测. 选取微观孔隙参数及结构单元体参数各4个、外部条件参数3个共11个参数, 建立季节冻土冻胀率神经网络预测模型. 结果表明: 在33个检验样本中, 误差最大为0.19, 最小为0.00, 有4个样本的误差在0.1~0.19之间, 其他样本误差都在0.05以下, 占总样本数的88%, 说明模型能反映冻胀变化的基本趋势. 因此, 文中建立的基于11个宏观微观物理参数的BP神经网络冻胀率预测模型是可行的.

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青藏高原边缘山区公路路基、路面抗冻设计研究

张有安, 王玉金

冰川冻土. 2012, 34(3): 645-649. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0080

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公路工程冰冻损害在冬季冻土地区十分普遍, 为有效减少或防止这一病害的发生, 需要进行公路工程抗冻设计计算. 以青藏高原东北边缘区和黄土高原丘陵沟壑过渡地带的甘肃临夏至大河家二级公路改造工程为例, 根据山区公路沿途的气候特点, 结合季节冻结状况和沿途的岩土性质, 根据相关规划对道路冻深、路基冻胀值、路基填土和地基土的冻胀率和路基总冻胀值进行了计算, 采用容许总冻胀理论进行了路基路面抗冻计算. 最后, 对路基容许冻胀值进行验算, 并对可能出现的冻害提出了工程防治措施.

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山区太阳辐射对水热过程影响的敏感性分析

张艳林, 程国栋, 李新, 韩旭军, 常晓丽

冰川冻土. 2012, 34(3): 650-659. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0081

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山区短波辐射的空间异质性非常强, 地形的遮蔽影响在山区能水循环模拟研究中不容忽视. 改进了SHAW模型和SHAWDHM模型的辐射模块, 使之能考虑地形的遮蔽作用对山区辐射平衡及其空间分布的影响, 并在单点和流域尺度进行数值模拟实验, 对比分析山区辐射过程对流域能水循环和径流的影响. 结果表明, 因地形的遮蔽作用, 地表接收的太阳直射辐射可减少25%左右, 模型模拟的土壤温度和蒸散发量分别降低约0.5 ℃和20%. 考虑山区辐射过程后, 模型模拟的春季融雪和夏季蒸散发均有所减缓, 导致春季融雪径流降低和夏季径流增加. 与观测径流对比发现, 考虑山区辐射过程后, 模型对径流量的模拟精度有所提高, 逐时径流量的纳什效率系数由0.677提高到0.711, 径流量的观测值与模拟值间的相关系数由0.835提高到0.851.

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SWAT模型水文过程模拟的数据不确定性分析——以青海湖布哈河流域为例

龙银平, 张耀南, 赵国辉, 严鹏, 李其江, 李润杰

冰川冻土. 2012, 34(3): 660-667. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0082

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降水、气温的空间分布是影响流域水量平衡模拟的关键因素, 运用距离权重反比法(IDW)、梯度距离权重反比法(GIDW)、样条函数法(Spline)和克里金插值法(Kriging)对青海湖流域及周边地区43个气象站1995-2009年逐日气温和降水进行了空间插值, 并以气象要素空间插值数据驱动模型, 进行布哈河流域径流模拟. 选用布哈河口月平均流量, 以Nash-Suttclife系数(E_ns)、相关系数(R)和相对误差(R_E)为评价指标, 进行校准期(2000-2004年)和验证期(2005-2009年)的径流模拟效果比较. 结果表明: 径流模拟精度较高, GIDW和IDW更适合于布哈河流域的气象要素空间化, 并且气象要素空间插值数据误差是引起模型模拟不确定性和参数据不确定性的原因之一.

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基于地下水陆面过程耦合模型的黑河干流中游耗水分析

田伟, 李新, 程国栋, 王旭升, 胡晓农

冰川冻土. 2012, 34(3): 668-679. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0083

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耗水分析能够直接揭示水资源利用的本质, 蒸散发是流域尺度耗水的主体. 将一个典型的陆面过程模型和一个地下水模型紧密耦合, 从而在地下水模型中增加具有物理机理的蒸散发描述, 同时改进陆面过程模型中地下水的动力过程, 由此在发挥这两类模型各自优势的基础上, 构建了一个地下水-陆面过程耦合模型. 利用该模型模拟了黑河干流中游2008年逐小时的蒸散发过程. 结果表明: 黑河干流中游2008年总耗水量约为35.7×10⁸ m³, 耗水最大的地表类型是农作物为19.3×10⁸ m³、裸地和戈壁为7.2×10⁸ m³、草地为6.0×10⁸ m³、稀疏植被为3.1×10⁸ m³, 其中, 不同地表类型的年蒸腾量分别为8.8×10⁸ m³、 0.02×10⁸ m³、 2.2×10⁸ m³以及0.4×10⁸ m³, 对应它们的年蒸散发强度分别为: 580 mm、 117 mm、 331 mm以及202 mm. 通过耗水平衡分析也得到2008年黑河干流中游地下水呈负平衡状态, 全年地下水超采约0.9×10⁸ m³, 其中区内地下水储量在7—11月间呈增加趋势, 其他各月呈减少趋势.

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利用GRACE重力卫星数据反演黑河流域地下水变化

曹艳萍, 南卓铜, 胡兴林

冰川冻土. 2012, 34(3): 680-689. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0084

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干旱区地表水资源有限, 地下水资源被超采利用, 黑河流域是西北干旱区典型内陆河流域, 有同样的地下水资源利用问题. 然而由于监测地下水变化的测井数目有限且分布不均, 难以从流域尺度上把握地下水资源的时空变化. 利用GRACE重力测量卫星数据反演黑河流域2003-2008年间的地下水时空变化, 为合理分配利用水资源提供科学依据, 为掌握无资料区域地下水水资源及其变化趋势提供了计算方法. 为验证GRACE反演结果的可靠性, 首先将计算出的黑河中上游地下水的变化, 与该区域实测地下水变化数据进行对比分析, 结果显示二者之间相关性较好, 在一定程度上表明GRACE数据具备反演整个黑河流域水储量变化及其各个组分的能力. 此后, 利用GRACE数据反演了全黑河流域的地下水变化, 对其时空变化进行了分析和讨论. 结果表明: 黑河流域2003-2004年间地下水减少的幅度越来越少, 2005年夏季期间地下水资源量增加量最多, 自此地下水增加幅度逐渐减少, 至2008年趋于平衡. 空间上流域局部变化波动较大, 2003-2004年间黑河上游地下水资源量处于减少状态, 2005年相对于6 a地下水平均含量有轻微增加趋势, 2006年处于6 a平均值状态, 2007-2008年有稍微上升趋势; 中游在2005年有略微的上升, 之后3 a下降; 下游地下水含量在6 a中整体呈上升趋势.

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利用探地雷达观测分析早春融雪前后沙丘表层土壤含水量的时空分布

秦艳芳, 陈曦, 周可法, 孙莉, 张捷斌

冰川冻土. 2012, 34(3): 690-697. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0085

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积雪融水是古尔班通古特沙漠春季植物发育的重要水源, 快速获取早春沙丘的土壤水分变化具有十分重要的生态学意义. 2010年3、 4月分别使用探地雷达进行了多次测量实验, 结果显示: 1)融雪初期, 沙丘顶部土壤的自由水含量最大, 阳坡次之, 且融雪水在重力作用下沿坡面侧向缓慢流动, 在坡底汇集, 主导了融雪初期乃至整个春季沙丘表层土壤水分的分布格局; 2)融雪后期, 由于阴坡积雪和冻土消融相对滞后, 表层土壤含水量略高于阳坡, 而沙丘顶部由于融雪最早且融雪期间水分转移最多而表面最为干燥; 3)通过与时域反射仪的同步测量结果对比, 探地雷达的测量精度被有效控制在0.03范围内, 且探地雷达提供的连续数据更有利于从细节上把握土壤含水量的变化趋势, 为中小尺度土壤水分的动态研究提供了一种科学、有效的技术手段.

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小昌马河流域地表水地下水同位素与水化学特征及转化关系

侯典炯, 秦翔, 吴锦奎, 吴秀平, 刘宇硕, 孙维君, 丁明虎

冰川冻土. 2012, 34(3): 698-705. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0086

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利用小昌马河流域上游大雪山老虎沟冰雪融水及下游昌马洪积扇区地下水的稳定同位素和水化学资料, 对流域稳定同位素和水化学的组分特征和季节变化进行了分析. 结果表明: 小昌马河流域内从上游冰雪融水区到下游昌马洪积扇地下水排泄区矿化度不断增高, 水化学类型由HCO₃-Mg-Ca过渡到HCO₃-SO₄-Ca-Mg; 上游冰雪融水与下游地下水δ¹⁸O的季节变化基本一致, 洪积扇区地下水来源于冰雪融水的补给. 水文地球化学模型模拟显示地下水形成过程中水岩作用以析出方解石, 吸收二氧化碳, 溶解石膏、岩盐和绿泥石等为主要特征, 溶蚀的含盐矿物使地下水中氯化物、硫酸根和钠离子含量升高, 地下水水质恶化. 同位素和水化学证据均揭示了小昌马河流域地表水-地下水的化学环境转化关系.

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黑河下游胡杨季节尺度径向生长变化研究

肖生春, 肖洪浪, 彭小梅

冰川冻土. 2012, 34(3): 706-712. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0087

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利用半径型树木生长测量仪, 于2009-2010年生长季对西北内陆河-黑河流域下游荒漠河岸林优势树种-胡杨径向生长进行了监测, 结合环境气象、水文因子同步监测资料, 对胡杨季节变化节律和环境影响因素进行了研究.结果表明: 按照胡杨径向生长日变化特征, 将其分为增长型(ΔR+)、负增长型(ΔR-)和持续增长型(ΔR++)3种类型.在生长季, 胡杨径向生长季节变化呈"S"型, 可分为前期缓慢增长(P1)、迅速增长(P2)和后期微弱增长(P3) 3个阶段; ΔR+/++类型在这3个阶段中所占比例分别为63.64%, 85.51%和48.61%; 5月末至8月初是胡杨年轮形成的主要阶段, 在该阶段气温和地下水位埋深均表现出显著的相关关系, 但地下水位埋深应是最根本的因素. 因此, 在树木年轮学应用方面, 胡杨可以用来反演区域水环境变化, 包括河道径流和地下水位变化等. 在荒漠河岸林管理方面, 满足春夏季地下水位条件和适度频率的春汛, 是保证该地区胡杨河岸林正常生长和保持合理种群结构的前提.

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青藏高原多年冻土区土壤需氧可培养细菌多样性及群落功能研究

李昌明, 张新芳, 赵林, 程国栋, 徐世健

冰川冻土. 2012, 34(3): 713-725. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0088

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以青藏高原腹地不同植被类型多年冻土区土壤细菌为研究对象, 分析了可培养菌群数量、多样性和生理代谢功能的变化及其与环境因子间的关系. 结果显示: 从沼泽草甸到高寒荒漠, 土壤水分、总碳、总氮含量逐渐降低, pH值升高, 可培养细菌数量在2.97×10⁶~2.88×10⁷ CFU·g^-1, 与含水量、总碳、总氮显著正相关; Actinobacteria(51.4%)和γ-Proteobacteria(31.7%)为优势菌群, α-protebacteria仅在沼泽草甸中有分布, β-protebacteria、 Bacterioidetes丰度与含水量、总碳、总氮间显著正相关; 自沼泽到荒漠, 菌群代谢活性和Shannon功能多样性指数降低, pH与Shannon指数显著负相关, 继氨基酸类碳源之后, 多聚物逐渐成为被细菌群落主要利用的碳源种类. 研究表明, 伴随冻土退化地上植被逆向演替的过程, 青藏高原多年冻土地下土壤微生物群落丰度、遗传和代谢功能多样性均发生了不同程度的响应.

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漠河盆地科学钻探井MK-1地下冷环境中嗜热微生物的多样性分析

李建华, 张亚丽, 吕杰, 杨红兵

冰川冻土. 2012, 34(3): 726-731. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0089

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在漠河盆地科学钻探井MK-1地下110 m冷环境样品中发现大量嗜热微生物存在的证据, 针对这些冷环境中的嗜热菌进行了克隆文库分析和分离培养, 分别用细菌和古菌16S rDNA引物PCR扩增. 结果表明: 未发现古菌16S rDNA存在, 而嗜热细菌与栖热菌属(Thermus), 地芽孢杆菌属(Geobacillus)和厌氧芽孢杆菌属(Anoxybacillus)有较近的亲缘关系, 通过分离培养分离出3种地芽孢杆菌属(Geobacillus)的细菌, 其相似度均为100%. 嗜热微生物多存在于地下温暖有机质丰富的生态系统中, 了解它们的来源、分布机制及其多样性对于能源和资源的寻找在一定程度上具有指示意义.

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近10 a来冻土微生物生态学研究进展

胡平, 伍修锟, 李师翁, 刘光琇, 张威, 杨轩

冰川冻土. 2012, 34(3): 732-739. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0090

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冻土微生物在冻土生物地球化学循环中起着重要的作用, 并且在一定程度上可以指示全球气候变化. 在全球气候变暖的背景下, 研究冻土微生物群落特征及其与环境因子变化的关系是当前热点研究领域. 系统综述了冻土微生物群落的复杂性以及其影响因素、冻土微生物生态功能及其对碳氮循环的反馈机制、冻土微生物对环境气候变化的响应机理, 旨在为研究冻土微生物对全球气候变化的响应及其在生态系统中的作用提供参考.

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基于IPAT模型识别的人文因素空间化方法研究

刘玉卿, 徐中民

冰川冻土. 2012, 34(3): 740-747. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0091

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人文因素与自然因素的耦合是人地关系探讨中的一个热点和难点问题. 基于行政单元获取的人文因素存在着诸多缺陷, 与基于自然单元获取的自然要素的耦合存在着困难. 人文因素空间化是解决二者耦合研究的一种有效途径, 提出从IPAT(IPACT)模型出发识别可空间化的人文因素, 从面插值与统计建模两个方面对空间化方法进行了梳理, 对比分析了各种方法的优缺点及其适用领域, 并提出今后人文因素空间化研究的主要方向.

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缅怀恩师任美锷、杨怀仁, 施雅风和高由禧先生——兼谈老师对我国地理学、地貌与第四纪地质学、海洋学、冰冻圈学和冰川气象气候学的杰出贡献

郑本兴

冰川冻土. 2012, 34(3): 748-754. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0092

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2012年, 第34卷, 第3期　刊出日期：2012-06-25

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