2015年, 第37卷, 第3期 刊出日期:2015-06-25
  

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    冰冻圈与全球变化
  • 高晓, 吴立宗, Pradeep K. Mool
    冰川冻土. 2015, 37(3): 557-569. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0063
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    受全球气候变暖的影响, 冰川退缩, 冰湖数量增多和面积增大被认为指示气候变化的重要依据, 冰湖面积增大导致其潜在危险性增大. 因此, 研究冰湖的变化对于气候变化和冰湖灾害研究具有重要意义. 基于Landsat TM/ETM+遥感影像采用人工解译的方法, 获取了喜马拉雅山地区科西河流域1990年前后、2000年和2010年的冰湖数据, 并对冰湖面积>0.1 km2且一直存在的199个冰湖的面积和长度变化进行对比分析. 结果表明: 科西河流域内面积>0.1 km2的冰湖的面积呈现增加趋势, 1990年冰湖面积为73.59 km2, 2010年冰湖面积增加至86.12 km2. 科西河流域内喜马拉雅山南北坡冰湖变化存在差异, 喜马拉雅山北坡变化较大的冰湖主要分布在海拔4 800~5 600 m之间, 而南坡变化较大的冰湖主要分布在海拔4 300~5 200 m之间; 喜马拉雅山北坡的冰湖有65%的冰湖表现扩张, 且扩张冰湖的面积主要是由冰湖在靠近终碛垅的一端基本不发生变化, 而仅在靠近冰川一端发生变化贡献的; 喜马拉雅山南坡的冰湖有32%的冰湖变化表现扩张, 且扩张的冰湖面积主要来自于冰面湖扩张. 在科西河流域内, 位于喜马拉雅山北坡的冰湖平均变化速度略高于南坡的冰湖平均变化速度.
  • 王欣, 刘琼欢, 蒋亮虹, 刘时银, 丁永建, 蒋宗立
    冰川冻土. 2015, 37(3): 570-579. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0064
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    合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)具有其全天候、全天时、穿云透雾的工作能力, 广泛应用于山地冰川动态监测中. 利用2006年6-9月三期ALOS/PALSAR雷达影像, 采用偏移量跟踪技术, 提取了喜马拉雅山珠穆朗玛峰(珠峰)区域的冰川运动速度, 分析了区域内冰川运动速度空间差异及其影响因素. 结果表明: 研究区31条山谷冰川平均运动速度为9.3 cm·d-1, 总体上以珠峰-洛子峰南北向山脊线为界限, 东侧和东南侧冰川日均运动速度(11.1 cm·d-1)普遍高于北部和西北部冰川日均运动速度(5.4 cm·d-1). 冰川消融区非表碛区冰川平均运动速度为表碛覆盖区平均运动速度的2.2倍, 冰面湖的发育在一定程度上加剧冰川运动速度波动. 在气候与非气候因子共同作用和相互间的此消彼长中, 研究区65%的冰川的运动速度自中值高度往下显著减小, 16%的冰川自中值高度往下呈显著增大趋势, 19%冰川消融区运动速度无显著变化趋势.
  • 李亚炜, 刘小汉, 康世昌, 赵博, 稂时楠
    冰川冻土. 2015, 37(3): 580-586. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0065
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    中国第30次南极科学考察队格罗夫山分队(CHINARE30, 2013-2014年)利用雪地车载深层探冰雷达在东南极格罗夫山地区开展了测线总长度超过200 km大范围、高分辨率的冰厚及冰下地形调查, 获得了哈丁山北部和萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间详细的冰厚及冰下地形特征. 通过对雷达数据分析表明, 哈丁山北部区域平均冰厚为580 m, 最大冰厚超过1 000 m, 出现在该区域的东北方向, 而东南方向冰厚相对较小; 萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间区域的平均冰厚为610 m, 最大冰厚超过1 100 m, 该区域槽谷发育十分成熟, 槽谷形态近似呈U型. 通过对雷达剖面影像的筛选和分析, 推测在格罗夫山地区可能存在2个液态冰下湖泊.
  • 陈春艳, 李毅, 李奇航
    冰川冻土. 2015, 37(3): 587-595. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0066
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    积雪深度D是水文模型和气象预测中的重要参数之一. 基于新疆乌鲁木齐站1961-2013年积雪深度D及气象资料, 分析了积雪起止日期、持续期特征和D的时间变化规律, 并对比了不同模型对于D过程变化的适配效果. 此外, 对最大积雪深度Dmax进行了趋势检验, 并简要分析了气象要素对DDmax的影响. 结果表明: 乌鲁木齐积雪的持续期在73~207 d范围变化, 平均持续141 d, 积雪开始日期和终止日均呈推迟趋势, 积雪持续期呈增加趋势, 但其趋势均不显著. 可将积雪年内的D变化类型分为多峰缓变型、右偏型、尖峰型以及平峰型4种, 分别用不同模型适配后发现整体上模拟效果较好的是Gaussian函数. 在1961-2013年53 a期间的Dmax不具有自相似结构, 但有显著上升趋势. 气温尤其是最低气温与的D相关性最好, 冷季降水总量与Dmax有的正相关关系, 表明气温和同时期降水与积雪变化关系密切. 春季迅速升温过程及一定的累积积雪深度可能令融雪型洪水爆发, 其对应的年型为尖峰型和平峰型.
  • 吴家章, 易朝路, 许向科, 乔宝晋, 刘宇硕
    冰川冻土. 2015, 37(3): 595-603. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0067
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    采用祁连山老虎沟12号冰川2009年RTK测量生成的数字高程模型(DEM), 建立现代冰川表面横截面拟合的二次方程, 结合差分GPS测量的冰碛垄形态, 运用于祁连山摆浪河上游14号冰川和16号冰川全新世以来冰量变化的估算. 结果表明: 新冰期以来冰储量减少0.38 km3, 小冰期以来14号冰川和16号冰川的冰储量分别减少0.016 km3和0.047 km3; 根据祁连山全新世各个时期最大冰川范围的时间, 估计了全新世以来14号和16号冰川冰储量的减少速率, 新冰期以来为12.2×10-5~15.0×10-5 km3·a-1, 小冰期以来分别为4.0×10-5~5.3×10-5 km3·a-1, 11.75×10-5~15.7×10-5 km3·a-1.
  • 巩娟霄, 谢爱红, 卞林根, 效存德
    冰川冻土. 2015, 37(3): 604-613. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0068
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    利用中山站-昆仑站断面自动气象站2 m气温和同期再分析资料分析了南极沿海到内陆高原的最高和最低气温的变化特征, 并通过个例讨论了气温出现极端过程的天气背景. 结果表明: 南极中山站-昆仑站断面最高和最低气温季节变化趋势基本相似, 年际变化不明显. 最高气温标准偏差大于最低气温, 冬季气温标准偏差明显大于夏季, 且夏季气温变化幅度远小于冬季. 随海拔的增加, 最高气温年较差逐渐增大, 最低气温年变化的无芯率(气温没有明显的最小值程度)呈增大趋势, 夏季气温变化幅度逐渐增大, 冬季气温变化幅度的区域性差异不明显; 2005年7月25-31日的极端降温过程主要受到极涡、地面冷高压及下降风的共同影响.
  • 朱智, 师春香, 张涛, 朱晨, 孟现勇
    冰川冻土. 2015, 37(3): 614-624. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0069
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    利用1979-2010年中国805个站点的逐日地表温度观测资料与ERA-Interim、ERA-Interim/Land、JRA-55、NCEP/NCAR和NCEP/DOE五种再分析地表温度资料, 对五种再分析地表温度资料在中国区域的适用性进行了比较与分析. 结果表明: 从空间分布特征来看, JRA-55资料与观测资料最为接近; 五种再分析地表温度资料在东部地区的适用性好于西部地区, 且均不能很好地模拟出青藏高原地区和西北西部地区的地表温度分布. 从地表温度的长期变化来看, 五种再分析地表温度资料虽然可以描述地表温度变化趋势, 但均存在低估现象, 且低估现象随着地表温度的增加变得更加严重. 在地表温度人工观测和自动观测交接的时间段, 可以使用再分析资料作为地表温度均一化的参考序列.
  • 卓嘎, 陈涛, 周刊社, 罗珍
    冰川冻土. 2015, 37(3): 625-634. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0070
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    利用2009年7月1日至2010年6月30日中国气象局研制的多源土壤温湿度融合分析产品, 分析了青藏高原地区不同深度的土壤湿度分布特征. 结果表明: 青藏高原土壤湿度具有显著的季节变化特征, 即春季土壤湿度最大, 夏季次之, 秋季最小; 土壤湿度呈现出浅层和深层低湿、中间层高湿的特点, 且土壤湿度由浅到深层变化幅度逐渐减小. 随着温度回升, 3-8月为土壤湿度增加时段, 湿度增加区域从藏东南向西北、塔里木盆地向藏东北扩展, 9月以后土壤湿度呈大范围减小. 随着季节变化, 浅层土壤湿度高湿度区域从南部向北部移动, 中间层土壤湿度的变化与浅层相反, 深层土壤湿度季节变化差异不大, 高湿度区域基本位于高原南部.
  • 张娟, 沙占江, 徐维新
    冰川冻土. 2015, 37(3): 635-642. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0071
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    在青藏高原腹地青海省玉树藏族自治州玉树县巴塘高寒草甸草场设立野外试验场, 进行土壤温、湿动态监测. 利用温、湿监测数据及同步气象数据资料, 采用对比分析及线性趋势等方法, 分析了巴塘高寒草甸日、年土壤温、湿变化状况. 结果表明: 土壤温度从10:00时左右开始上升, 至17:00-18:00时达到最高值, 然后开始下降, 在第二天9:00时左右到达最低; 土壤湿度在10:00时达到最低值, 在18:00时达到最大值, 随着土壤深度的增加, 土壤湿度逐渐降低. 土壤温、湿度在不同的季节表现出不同的变化趋势, 二个点不同土层表现出相对一致的变化, 随着土壤深度的增加, 土壤温、湿度逐渐降低; 随着与雪栅距离的增加, 土壤温、湿度的变化幅度减弱; 随着土壤深度的增加, 雪栅的影响也逐渐减小. 通过对土壤温、湿不同时期的特征分析, 5月中旬至8月中旬, 土壤湿度与土壤温度呈现相反的变化趋势, 而在其余时期土壤温湿变化趋势一致; 秋季向冬季转换时, 土壤温湿呈显著下降趋势, 而后土壤进入封冻时期; 冬季向春季转换时, 土壤温湿呈显著上升趋势, 土壤进入解冻时期. 冷季时, 25 cm土壤温度高于5 cm; 暖季时, 5 cm土壤温度高于25 cm.
  • 王研峰, 尹宪志, 黄武斌, 黄山, 王田田, 王蓉
    冰川冻土. 2015, 37(3): 643-649. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0072
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    利用AERONET观测网SACOL站点2006年7月-2012年7月Level 2.0可降水量资料及与其对应的地面观测资料, 研究了黄土高原半干旱地区大气可降水量及其与地面水汽压之间的关系. 结果表明: 可降水量与降水量二者变化趋势基本相同, 8月最大. 月降水转化率呈现出"两峰两谷"型变化, 5月和9月出现峰值, 7月和12月出现谷值; 四季降水转化率均小于13%, 冬季仅为3.21%, 具有一定的增水潜力. 黄土高原半干旱地区大气可降水量与地面水汽压之间存在二次多项关系W=0.0018e2+0.0933e+0.0354, 在没有直接途径测量大气可降水量值的情况下具有一定应用价值.
  • 刘世伟, 吴锦奎, 张文春, 周嘉欣, 杨俊华
    冰川冻土. 2015, 37(3): 650-657. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0073
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    降水数据的空间插值精度由降水的空间变异特征、插值方法和降水观测站分布决定的, 其中, 降水观测站及插值方法的选择尤为重要. 利用空间随机抽样、空间分层抽样和空间三明治抽样等空间抽样方案, 以甘肃省境内的气象站点为研究对象进行抽样分析, 在抽样结果的基础上进行区域降水量克里金插值, 并对比了插值结果精确度. 结果表明: 在较为丰富的先验知识的前提下, 空间三明治抽样所得的区域降水量插值结果的误差项ME(1.97)、MSE(0.0066)和RMSSE(1.0184)都是最优的, 空间分层抽样次之, 空间随机抽样最差. 与另外两种抽样方案相比, 空间三明治抽样是一种使区域误差最小, 适用范围更广, 精确度更高的抽样方法.
  • 胡佳楠, 塔西甫拉提·特依拜, 张飞, 周梅, 孙倩, 买买提·沙吾提
    冰川冻土. 2015, 37(3): 658-667. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0074
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    以于田绿洲为例, 以Landsat TM/ETM+图像为主要的数据源, 提取了于田绿洲的土地利用/覆被信息. 利用单窗算法反演了地表温度, 综合分析了2001-2011年间于田绿洲土地利用/覆被变化(LUCC)及其对地表温度的影响, 同时利用像元分解模型得出绿洲植被覆被度, 并分析了其与地表温度的关系. 结果表明: 在2001-2011年的10 a期间, 于田绿洲最主要的土地利用类型是以人类为主导因素的, 同时以自然利用类型向人工利用类型的转化最为显著. 耕地、水体等以人类为主导因素的土地利用类型面积增加了809.65 km2, 盐渍地等以自然为主导的土地利用类型面积减少了758.76 km2, 人为影响是于田绿洲较主要的驱动因素. 于田绿洲土地利用/覆被变化改变了地表温度的空间分布特征, 在土地利用/覆被类型发生变化的区域, 地表温度有升有降, 但总体上地表温度的空间分布与土地覆被类型的空间变化格局存在明显的一致性. 地表温度的变化与植被覆被度的变化有关, 证明了植被在改变下垫面热量分布的格局中扮演着重要作用.
  • 刘光生, 王根绪, 孙向阳, 陈国元
    冰川冻土. 2015, 37(3): 668-675. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0075
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    气候变化对高寒生态系统地气间水能循环过程产生强烈的影响, 因此, 气候变暖条件下的高寒生态系统水热过程和寒区流域水循环过程具有重要研究意义. 采用开顶式温室(OTC)对长江源沼泽草甸进行模拟增温试验, 分析了模拟增温对多年冻土活动层土壤水分的影响. 结果表明: 短期增温使得沼泽草甸生物量显著增加, 使得多年冻土活动层土壤冻结起始时间推迟、融化起始时间提前, 从而使融化期延长. 室外对比样地在65 cm深度存在明显的干层, 而OTC土壤水分随着深度加深不断降低. 增温使得多年冻土浅层土壤具有更高的含水量, 但并未导致表层土壤干化, 这与沼泽草甸土壤浅层密集的根系层和具有较强的持水和保水能力的有机质层有关.
  • 王少安, 卢爱刚, 康世昌
    冰川冻土. 2015, 37(3): 676-684. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0076
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    利用太白山北麓2011年12月-2013年7月共39次降水样品数据资料, 定量分析了该区域降水化学的特征和时间变化规律. 结果表明: 太白山北麓地区降水中, 除常量离子Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、SO42-、NO3-外, CO32-、HCO3-、PO43-及低分子有机酸也占有相当比例. 研究区降水常量离子浓度的顺序依次为: NH4+ > SO42- > Ca2+ > NO3- > Na+ > Cl- > Mg2+ > K+ > F-, 离子总浓度表现出明显的季节变化: 夏季(轻度污染) < 秋季(中等污染) < 春季(严重污染) < 冬季(极重污染). 利用因子分析法得出太白山北麓地区降水组分主要有三种来源; Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+主要来自地壳源, SO42-、NO3-、NH4+主要来自人为源, K+和F-主要由海盐源和人为源共同贡献. 根据Hysplit 后向气流轨迹分析, 得出不同路径气团降水离子组分不同: 受地形等因素影响, 北方路径的气团比南方路径气团离子总浓度较高; 受土壤类型影响, 西北方向气团降水Na+、Mg2+、Ca2+浓度较高; 受人为活动影响, 东北方向SO42-、NO3-、NH4+浓度较高.
  • 申红艳, 时兴合, 朱西德, 李万志, 张调风
    冰川冻土. 2015, 37(3): 685-691. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0077
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    利用青海省1961-2012年冬季气温观测资料、美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)月平均高度场再分析资料、国家气候中心和美国国家海洋局和大气管理局提供的126项环流指数, 探讨青海冬季气温变化特征及成因. 结果表明: 1961-2012年青海冬季气温呈显著上升趋势并具明显的年代际变化特征, 于1986年出现由冷向暖的明显转折; 西伯利亚高压、东亚冬季风是影响青海冬季气温的主要系统. 当冬季北半球500 hPa高度场出现欧亚(EU)遥相关型时, 青海冬季易于偏冷, 同时发现大西洋欧洲区极涡强度和赤道太平洋海域海温与东亚冬季风的强弱有密切关系. 采用主成分回归集成方法初步建立青海冬季气温预测模型, 经历史回报检验其距平符号一致率为87%, 具备一定预报技巧和能力.
  • 王振海, 黄志凤, 陈艳, 肖宏斌, 管琴
    冰川冻土. 2015, 37(3): 692-700. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0078
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    利用青海玉树国家基本气象观测站1961-2010年的总辐射常规观测资料, 分析了玉树地区总辐射的长期变化趋势. 结果表明: 玉树地区总辐射在1961-2010年期间总体呈现减弱趋势, 其变化经历了增强变"亮"-减弱变"暗"-增强变"亮"-震荡回落4个阶段; 春、夏季的总辐射变化趋势对年际变化趋势有主导作用. 小波分析表明, 玉树地区近50 a的总辐射变化过程中, 存在多时间尺度周期的变化特征; 长期变化趋势和国内其他站点的变化趋势相比均表现出减弱的趋势, 但各站点减弱趋势倾向率不同. 最后, 对比分析了总辐射和同期气象要素、MODIS反演的气溶胶AOD之间的关系.
  • 刘蓓蓓, 张威, 崔之久, 刘亮
    冰川冻土. 2015, 37(3): 701-710. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0079
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    青藏高原东北缘的玛雅雪山(海拔4 447 m)保存着确切的第四纪冰川遗迹. 野外地貌调查与光释光测年方法相结合, 确认玛雅雪山晚第四纪主要经历3次冰川作用: 第Ⅰ组冰碛时代为新冰期; 第Ⅱ组冰碛物年龄为(23.2±1.0)ka, 其上覆泥石流年龄为(2.9±0.3)~(2.3±0.1)ka, 上层土壤年龄为(3.6±0.2)ka, 对应于深海氧同位素2阶段(MIS 2)的末次冰盛期(LGM); 第Ⅲ组冰碛年龄为(42.6±1.9)~(45.7±3.0) ka, 属于末次冰期中冰阶, 对应MIS 3中期. 采用最新综合因子法计算玛雅雪山现代冰川物质平衡线为海拔4 605 m. 依据冰川地貌形态, 计算末次冰期平衡线为海拔3 800 m. 通过庄浪河阶地的拔河高度及各级阶地的年代, 以河流的下切速率代表玛雅雪山的抬升速率, 计算得到末次冰期中期以来玛雅雪山抬升了50~60 m. 利用玛雅雪山周边的达里加山和太白山冰川漂砾的10Be 数据近似代表流域侵蚀速率, 推算出玛雅雪山剥蚀速率大约为29 mm·ka-1, 推断MIS 3以来流域的剥蚀量为1~2 m. 综合末次冰期中期以来的构造抬升量和剥蚀量, 恢复末次冰期中期时的流域高度为海拔4 200 m, 平衡线高度为海拔3 750 m. 研究结果显示: 研究区在MIS 3时, 流域平均高度已经在平衡线之上, 在流域平均高度到主峰之间冰川开始积累, 发育冰川. 结合其他环境指标综合推断, 玛雅雪山晚第四纪冰川的发育是气候和构造耦合的产物.
  • 温华春, 赖忠平, Michael E. Brookfield, I. Peter Martini, 欧先交
    冰川冻土. 2015, 37(3): 711-722. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0080
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    北美五大湖区的安大略湖北岸Don Valley Brickyard、Scarborough Bluffs、Bowmanville Bluffs剖面共同构成了北美东北部最长也是最厚的陆地第四纪沉积记录, 较完整地记录了晚更新世劳伦泰德冰盖(the Laurentide Ice Sheet)的演化. 晚更新世劳伦泰德冰盖演化的重建有赖于这些经典剖面中重要沉积地层单元的准确年代学控制. 传统的地层年代学主要是依靠少量14C年代, 将主要的混杂堆积单元(diamicton)解释为气候变冷环境下的冰川扩张, 并与指示全球冰量变化的深海氧同位素曲线一一比对建立起来的. 这样建立起来的年代学存在很大的不确定性. 20世纪80-90年代的少量热释光年代也不相吻合, 最近的13个长石红外释光定年则只集中于Bowmanville Bluffs的一个分层, 并未建立整个剖面的地层年代学, 使这些经典沉积剖面的年代学一直没有得到系统的建立. 应用石英光释光SAR-SGC法测试了Bowmanville Bluffs剖面Glaciofluvial Sand单元的2个冰水沉积样品, 年代结果分别为(41.6±3.8) ka、(48.1±4.4) ka, 分析表明这一年代结果偏老, 石英颗粒可能晒褪不完全. 由于大测片无法识别晒褪不完全的颗粒, 因此, 测试更多的剖面序列的光释光年代并尝试采用粗颗粒小测片或单颗粒技术解决样品颗粒晒褪不完全的问题将是必要的.
  • 寒区科学与技术
  • 陈琳, 喻文兵, 易鑫, 吴颖, 马悦
    冰川冻土. 2015, 37(3): 723-730. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0081
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    在气候变暖影响下, 多年冻土对人类活动的响应更加敏感, 以至加速退化. 冻土退化后带来的生态环境和工程建筑热稳定性问题也会更加明显. 以黑龙江省漠河县城区为例, 结合钻孔资料和温度监测数据, 应用探地雷达对城区中心以及周边的多年冻土分布特征进行了探测, 研究分析了城市化对多年冻土的热影响. 结果表明: 雷达波在漠河城区地层的传播速度为0.07~0.08 m·ns-1, 探地雷达结果与钻孔、温度监测资料相一致, 能够较准确的确定融化深度、冻土类型、地层结构. 城区对冻土退化影响较大, 城区中心冻土退化严重, 探测范围(0~10 m)内无冻土存在; 城郊周围沼泽化湿地下部普遍发育含冰量较高的多年冻土, 人为扰动影响较小, 冻土上限较浅, 冻土热状况相对稳定. 随着漠河城区逐渐扩张, 拟建或在建市政工程大多将修建在城郊周围沼泽化湿地上, 人为活动不断增加势必会加速多年冻土退化, 但其长期热影响范围和程度还需深入研究.
  • 王永平, 金会军, 李国玉, 童长江
    冰川冻土. 2015, 37(3): 731-739. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0082
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    通过对中俄原油管道漠河-加格达奇段多年冻土区的现场勘查研究, 统计了管道运营以来出现的冻土次生地质灾害主要有冻胀、融沉、水毁、冻胀丘、冰椎等. 在研究区域特定的气候背景下, 管道的修建和季节性变化的正油温运营, 破坏了管道周围冻土的水热平衡, 使得管道周围土体出现差异性冻胀和融沉, 这种差异性位移量的累积对管道安全稳定长期运营造成了威胁. 以管道里程MDX364处的冻胀丘为例, 利用探地雷达进行了现场探测. 结果表明: 管道周围存在的融区为冻胀丘的发生和发展提供了水源补给通道, 管道的热影响加速了冻胀丘的发展和消融, 2014年3-10月管道周围地表产生的差异性位移超过了1.1 m. 针对该次生开放型季节冻胀丘, 提出了修筑或疏通管道附近的排水通道、钻孔放水和保温排水渗沟等防治措施. 研究成果能为中俄原油管道的安全稳定运营提供技术支撑, 为其他冻土区管道设计施工和运营维护提供参考和依据.
  • 王得楷, 赵洪涛, 张满银, 张连科, 杨军
    冰川冻土. 2015, 37(3): 740-744. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0083
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    自然灾害应急救灾是社会危机管理的重要内容, 也是对一个国家综合国力、政府危机管理水平和社会精神文明建设成果的直接检验. 近几十年来, 我国应急救灾管理体制在应对数次大规模突发性自然灾害的实践中得到不断完善与发展. 通过多年参与应急救灾一线工作实践, 总结归纳了几点有助于救灾管理体制向着法制化、科学化、规范化和有序性方向发展的体会和建议, 以期能对灾害危机管理人员和受灾群众的自救互救工作有所启示.
  • 寒旱区水文与水资源
  • 段水强, 范世雄, 曹广超, 刘希胜, 孙永寿
    冰川冻土. 2015, 37(3): 745-756. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0084
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    选取黄河源区1976-2014年Landsat系列卫星影像, 解译了该区域1 km2以上的42个湖泊水面. 结果表明: 除鄂陵湖外, 扎陵湖和其他中小湖泊在过去的38 a间总体上存在稳定(1976-1994年)-萎缩(1994-2004年)-扩张(2004-2010年)-稳定(2010-2014年)四个阶段的变化过程, 湖泊总面积2004年最小, 2007年已经超过1976年. 扎陵湖和鄂陵湖2004年面积仅较1994年萎缩了1.4%, 萎缩幅度很小. 2005年, 扎陵湖水面已恢复到萎缩前的水平. 鄂陵湖在2005年以后水位开始快速上升, 2007年7月上升至海拔4 270 m以上, 2008-2014年的平均水位达到海拔4 270.58 m, 较1986-1999年的平均值(海拔4 268.25 m)上升了2.33 m, 湖面较1994年扩张了30.0~45.2 km2. 中小湖泊面积1994-2004年从288.0 km2萎缩到193.0 km2, 萎缩幅度33.0%, 2004年是萎缩速度最快的一年, 2005年即迎来了快速增长, 这两年中小湖泊面积的年均变化率分别达到-14.5%·a-1和 32.9%·a-1, 变化速率远大于其他年份. 1956-2014年的气候水文变化显示, 58 a来研究区气温上升趋势显著, 变化倾向率达到了0.32℃·(10a)-1. 2003、2004和2005年蒸发能力、降水量、径流量开始依次显著增加, 至2014年, 平均较前分别偏多53.8 mm(6.9%)、57.4 mm(18.5%)和 3.523×108 m3(52.7%). 湖泊面积对气候、水文变化以及人类活动的响应关系表明, 作为特大型外流湖, 扎陵湖、鄂陵湖受降水径流补给变化的影响相对较小, 鄂陵湖2005年后的扩张是下游黄河源电站抬高水位所致. 中小湖泊面积变化与降水、径流有密切的关系, 近期扩张是由降水、径流显著增加引起. 流域尺度上, 气温上升、蒸发能力增强不是2005年以后湖泊扩张的直接原因.
  • 张钰, 陶嗣廉, 石婕, 马德禛, 刘国华
    冰川冻土. 2015, 37(3): 757-766. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0085
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    选取渭河干流及上游主要支流葫芦河、牛头河、藉河的秦安、社棠、天水、武山和北道5个水文站1956-2005年50 a逐月径流资料(社棠从1959年开始共47 a资料), 利用传统概率统计法和时间序列分析法, 对渭河流域葫芦河、牛头河、藉河3条支流和渭河干流的年最小枯水流量特征、月最小流量特征、枯水发生时间进行了分析, 并从气象及人类活动两方面分析了枯水径流及极值的形成机理. 研究表明: 渭河流域上游年平均流量与多年平均最小流量的倍比较大, 且下垫面越复杂, 人类活动越频繁, 最小流量受到的影响越大; 最小月平均流量相比瞬时最小流量更为稳定; 耕地面积与枯水径流呈负相关关系, 不同时期、不同量级的枯水流量随着耕地面积的增大而减小.
  • 阮云峰, 赵良菊, 肖洪浪, 周茅先, 程国栋
    冰川冻土. 2015, 37(3): 767-782. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0086
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    通过对黑河流域地下水的放射性同位素如氚(T)和14C的测定, 对该流域浅层和深层地下水的年龄以及其更新速率进行了估算. 结果表明: 整体上看, 从黑河流域的上游、中游至下游, 浅层和深层地下水年龄逐渐增加, 地下水更新速率也逐渐增大. 其中, 黑河上游浅层和深层地下水平均更新速率分别为1.96%·a-1和1.76%·a-1, 可更新能力最强; 中游浅层和深层地下水平均更新速率为1.25%·a-1和0.68%·a-1, 可更新能力次之; 下游浅层和深层地下水平均更新速率分别为0.74%·a-1和0.18%·a-1, 可更新能力最差. 黑河流域不同地带地下水由于循环条件的不同, 浅层和深层地下水年龄存在较大的差异. 其中, 中游山前平原补给条件较好, 浅层和深层地下水年龄较小; 中、下游远离河道地区浅层和深层地下水补给条件差, 显示了更老的年龄. 黑河流域埋深40 m以上的浅层地下水平均更新速率(1.13%·a-1)高于埋深40~100 m之间的中层地下水(0.65%·a-1)以及埋深100 m以下深层地下水(0.55%·a-1). 因此, 在黑河流域地下水开发过程中要合理开发浅层地下水, 适当缩减开发深层地下水.
  • 丁宏伟, 郭瑞, 蓝永超, 田刚, 康亮, 冯建宏
    冰川冻土. 2015, 37(3): 783-792. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0087
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    依据已有研究成果和最新调查资料, 在综述沙漠湖泊与高大沙山研究进展及存在问题的基础上, 深入探讨了巴丹吉林沙漠湖泊水的补给来源、补给模式及高大沙山的形成机理. 结果认为, 沙漠湖泊水和地下水的补给来源不是当地降水和周边雅布赖山-北大山的降水形成的地表洪水, 而是南部青藏高原(包括祁连山)现代大气降水、冰雪融水、高原湖水的远源补给. 补给模式为高原富含CO2气体和CaCO3的入渗水, 通过深大导水断裂通道形成的区域地下水流循环系统, 源源不断地自南向北运移到沙漠地带, 地下水在通过沙漠湖泊区弧形"叠瓦状"垂向导水构造断裂向上越流过程中被广泛分布的岩浆岩加热, 沿断层溢出地表形成湖泊群, 同时导致水中CO2的释放和CaCO3的沉积, 形成钙华体. 高大沙山的形成机理是深层地下热水向上越流补给了沙漠覆盖区, 在承压水头以下形成鼓丘状的沙漠地下水, 承压水头以上, 水蒸汽继续向上运移并被凝结在沙粒表面, 未被吸附凝结的热水蒸汽继续向上运移并被吸附在新沉积的沙粒表面, 形成湿砂层并接受更新的沙粒沉积, 如此反复循环, 则沙丘高度不断增加, 逐步形成高大的固定沙山.
  • 党慧慧, 董军, 岳宁, 董阳, 郭映, 魏国孝
    冰川冻土. 2015, 37(3): 793-802. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0088
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    乌兰布和沙漠对中国西北部干旱地区气候变化和水文循环过程研究具有指示意义, 以水文地球化学运移为导向, 通过分析33个地下水样, 探讨了该区地下水的补给与演化过程. 结果表明: 巴彦乌拉山浅层地下水水化学类型为Cl--HCO3--SO42--Na+; 从吉兰泰盐湖至乌兰布和沙漠, 主要水化学类型变化浅层地下水为Cl--HCO3--Na+到Cl--HCO3--SO42--Na+, 深层地下水为HCO3--Cl--Na+再到HCO3--Cl--Na+或HCO3--Cl--Ca2+. Gibbs图表明, 研究区地下水的水化学特征主要受蒸发浓缩作用影响和岩石风化作用控制, 大气降雨机制影响甚微. 主要离子相关关系图及饱和指数表明, 岩盐、芒硝、钠长石、方解石、白云石、石膏等矿物的风化溶解是该区地下水主要离子来源. 此外, 氯碱指数和Ca/Na的指示, 说明阳离子交换作用也是形成该地区地下水水化学组分的重要机制.
  • 李计生, 胡兴林, 黄维东, 王静, 蒋憬
    冰川冻土. 2015, 37(3): 803-810. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0089
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    依据甘肃省河西走廊疏勒河流域1956-2013年水文站实测及水文调查资料, 对流域出山径流的年内、年际变化进行统计分析, 并用坎德尔秩次相关法等检验流域径流变化趋势. 结果表明: 1956-2013年多年平均出山径流量为11.6679×108 m3; 汛期集中在6-9月, 各河流来水量占年来水量的35.9%~78.7%; 地下水补给平均占径流量的40.46%; 出山径流年际变化相对稳定, 趋势表现为持续性上升的特点. 未来2014-2018年疏勒河干流出山径流为偏丰, 年平均径流量预计为13.01×108 m3.
  • 朱健, 黄玉英
    冰川冻土. 2015, 37(3): 811-817. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0090
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    2000年8月29日下午, 受乌拉尔山低涡分裂短波东移的影响, 新疆昌吉州呼图壁县南部天山北坡山区位于86°15'00"~86°42'32" E, 43°41'50"~44°08'08" N的范围内形成局部强对流降水天气, 在军塘湖河流域与临近石膏沟流域发生特大暴雨洪水, 造成了流域内人民生命财产巨大损失. 水文部门于当年8月31日开展了对军塘湖河流域的洪水调查, 通过实地调查和流域降雨量分析, 以及采用比降面积法计算, 确定军塘湖河"8·29"特大洪水洪峰流量为781 m3·s-1, 其中, 石膏沟流域的东支沟洪峰模数达16.4 m3·s-1·km-2, 是新疆截至目前为止出现的最大洪峰模数. 调查结果和计算认定军塘湖河流域"8·29"洪水属于特大洪水.

  • 生态经济与可持续发展
  • 尚海洋, 张志强, 王岱, 刘正汉
    冰川冻土. 2015, 37(3): 818-825. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0091
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    虚拟水战略已经被认为是一种提高全球水资源利用效率和缺水地区获得水安全的有效工具. 虚拟水战略新论指出, 应充分利用各种社会资源, 打通优化配置水资源(实体水和虚拟水)的渠道. 虚拟水战略能否有效实施的首要任务, 是地区产业结构内部配置的优化. 本文在估算民勤县主要农作物虚拟水量的基础上, 利用部门水效益分析了虚拟水由农业(种植业)部门向第二、三产业转移的三种情景下产生的净效益和创造的社会就业机会, 刻画了实施虚拟水战略的重要理论意义, 佐证了虚拟水战略全新定义的现实意义.
  • 武翠芳, 熊金辉, 吴万才, 高文齐, 柳雪斌
    冰川冻土. 2015, 37(3): 826-834. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0092
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    依据IPCC清单指南的数据, 采用"自上而下"的碳排放计算方法, 对2000-2013年甘肃省交通碳排放进行测算, 对交通碳排放总量、人均量、交通能源碳排放结构及碳排放强度进行动态分析. 基于STIRPAT模型, 运用岭回归统计方法对甘肃省交通碳排放影响因素进行定量分析. 结果表明: 甘肃省交通碳排放总量和人均碳排放量都呈逐年上升的趋势; 煤炭、汽油、柴油、电力四种能源消费的碳排放量占交通碳排放量的绝大部分; 交通碳排放强度呈下降趋势; 城镇化水平、客运周转量、货运周转量、人均GDP每增长1%, 导致交通碳排放分别增长0.221%、0.137%、0.174%和0.125%. 建设低碳交通体系将成为甘肃省交通部门减碳的有效途径.
  • 宋晓媚, 周忠学, 王明
    冰川冻土. 2015, 37(3): 835-844. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0093
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    快速城市化过程中都市农业景观变化及其生态安全研究是城市化区域生态安全和可持续发展研究的重要课题. 构建都市农业景观生态安全评价指标与方法, 探讨城市化对都市农业景观生态安全的影响具有重要的科学意义. 以西安市为例, 应用GIS和RS技术方法, 结合"压力-状态-响应"(PSR)模型建立了都市农业景观生态安全综合评价指标体系, 通过提取1999、2006和2013年的农业景观类型信息, 定量分析了都市农业景观变化特征、动态评价了都市农业景观生态安全过程. 结果表明: 1999-2013年西安市农业景观结构变化剧烈, 景观斑块数量增加、平均斑块面积减小, 聚集度变差, 景观趋于复杂化、破碎化, 耕地、林地面积显著减少, 园地面积增加. 城市化的快速发展导致都市农业生态安全压力指数由0.43上升为0.59, 生态安全状态指数由0.73降至0.28, 生态安全响应指数则由0.26上升为0.77, 生态系统服务价值下降; 城市化过程带来的景观压力指数上升以及景观状态指数下降, 使得都市农业景观生态安全综合指数由0.56先下降为0.4, 后上升到0.48. 城市化过程中的都市农业景观生态安全评价可以为都市农业可持续发展、土地可持续利用管理和科学决策提供依据.
  • 郭广, 张静, 马守存, 周丹, 杨春华, 海兰萍
    冰川冻土. 2015, 37(3): 845-854. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0094
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    根据青海省50个气象观测站1961-2010年逐日气象资料, 对人体舒适度指数时空分布特征及其影响因子的权重进行了统计分析. 结果表明: 青海省人体舒适度主要为寒冷、冷、凉、凉爽和舒服等级, 整体呈现冷凉特征, 各区各等级年均日数分布差异较大. 青海省最不舒适的月份是1月份, 其次是12月; 最舒适的月份是7月, 其次是8月、6月. 1961-2010 年青海省人体舒适度指数上升趋势极显著, 与青藏高原气候变化趋势一致. 各区人体舒适度均呈显著上升趋势, 其中, 柴达木地区上升最明显; 春、秋季东部农业区和柴达木地区相似, 环青海湖地区和青南牧区相似, 各区秋季上升趋势均高于春季; 青南牧区各季人体舒适度年际波动幅度较大, 冬季环青海湖地区和青南牧区人体舒适度差异不大. 青海省人体舒适度季节差异明显, 夏季最高, 冬季最低, 春季略高于秋季, 近50 a来四季人体舒适度均呈显著上升趋势, 冬季波动幅度较大.温度(湿度、风速)与人体舒适度指数存在极显著的正(负)相关关系, 温度是影响人体舒适度指数的最主要因子, 风速和湿度主要通过温度影响人体舒适度指数, 且风速的负影响略大于湿度. 东部农业区和柴达木地区风速的负影响较大, 环青海湖地区和青南牧区相对湿度的负影响较大.
  • 崔之久
    冰川冻土. 2015, 37(3): 855-856.
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