2019年, 第41卷, 第5期　刊出日期：2019-10-25

  

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  冰川冻土. 2019, 41(5): 0-0.

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冰川与冰冻圈水文
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  喀喇昆仑山西北部冰川运动速度地形控制特征

  张莎莎, 张震, 刘时银, 李鑫, 黄丹妮, 薛乃婷

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1015-1025. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.1150

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  为了探讨地形和海拔对冰川季节和年平均运动速度的影响程度，利用2013-2018年GoLive数据与ASTER GDEM V2数据对喀喇昆仑山西北部3 389条冰川的地形（坡度、坡向、海拔）和冰川运动速度进行了综合分析。结果表明：冰川表面运动速度在物质平衡线处（3 970~4 770 m）达到最快，是冰川积极维持物质平衡的一种体现。坡度平缓地区在不同海拔下的冰川运动速度有明显的差别，但是不同坡度地区的冰川运动速度随海拔变化的趋势基本一致，均呈现先增大后减小。北坡冰川运动速度较平稳，南坡和西南坡的冰川运动速度（均为0.25 m·d^-1）最快并且变化幅度较大，最小值与最大值相差近4倍。冰川运动速度不是呈现单一的季节性变化，同时还会受到地形的控制。低海拔区域冰川运动速度在消融期（3-6月）较快，中海拔区域在消融前（11月至次年2月）较快。
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  石羊河流域冰川变化与地形因子的关系探究

  李林凤, 李开明

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1026-1035. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0533

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  以甘肃省石羊河流域为研究区，运用GIS和RS技术结合人工目视解译，提取了1995年、2002年、2009年、2015年、2016年5期遥感影像冰川边界信息。结合DEM数据提取了坡度、朝向、海拔三个地形因子。基于相关性分析与地理探测器的方法，对冰川变化与地形因子进行了相关分析，并研究了冰川变化与地形因子之间的空间关系。结果表明：（1）该地区冰川年均面积变化率由1973-1995年的-1.27%·a^-1变为2015-2016年的-2.87%·a^-1，消融速度加快，面积小于0.1 km²的小冰川消融显著；（2）石羊河流域冰川分布主要的朝向是N、NE、NW，朝向与冰川变化具有一定相关性，南坡退缩较快；（3）坡度与冰川变化呈异向相关，海拔高度控制着冰川的消融速度，低海拔冰川的退缩幅度更大；（4）地形因子对冰川变化空间分异的影响显著不同，海拔是冰川变化空间分异最重要的控制因素，其次是朝向，最后是坡度。
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  西藏喜马拉雅山脉中段冰湖变化与溃决特征分析——以桑旺错和什磨错为例

  李林, 边巴次仁, 赵炜, 洛桑朗杰, 达平, 扎西欧珠

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1036-1043. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0532

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  年楚河流域是西藏自治区农业相对发达的地区，流域内冰川发育较好，冰川融水是地表径流重要的组成部分，冰湖溃决洪水灾害也威胁着下游村镇和城市。本文利用遥感技术对流域内桑旺错和什磨错两个冰湖特征进行分析，结合实地野外调查，对冰湖变化和溃决特征展开讨论。结果表明：1987-2018年，桑旺错和什磨错都呈扩张趋势，面积分别增加了0.31 km²（5.56%）和0.954 km²（96.9%），变化率分别为0.054 km²·（10a）^-1和0.311 km²·（10a）^-1。桑旺错和什磨错侧碛垄、终碛垄为松散堆积物，结构松散、稳定性差。桑旺错出水口开阔，出水流畅。什磨错没有出水口，在最内侧终碛垄外有渗流。桑旺错和什磨错后缘冰川冰舌相接，冰舌陡峭，冰舌崩塌可能性较大，同时两湖侧碛垄稳定性较低，也存在崩塌的风险。桑旺错溃决风险较小，什磨错溃决风险较大。
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  祁连山北坡稳定同位素生态水文学研究的初步进展与成果应用

  李宗省, 冯起, 李宗杰, 吕越敏, 袁瑞丰, 桂娟, 李永格, 张百娟, 薛健

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1044-1052. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.1154

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  2012年以来祁连山北坡稳定同位素生态水文学研究的初步进展包括：（1）云下蒸发和水汽再循环是降水稳定同位素演化的重要因子；（2）各水体稳定同位素年内变化指示了地表水和地下水的不同转化模态；（3）海拔2 000 m以上山区水汽再循环贡献了约24%的降水；（4）冰雪冻土带贡献了出山径流的80%左右。上述结果为祁连山国家公园范围区划和生态保护提供了科技支撑。
  
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  气候变暖背景下极端气候对青海祁连山水文水资源的影响

  戴升, 保广裕, 祁贵明, 马占良, 白文蓉, 余迪, 冯晓莉, 杨延华, 时盛博

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1053-1066. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0901

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  利用青海祁连山区极端气候要素和青海湖、哈拉湖及主要河流的水文资料，研究表明：冷夜日数（10%）呈显著减少趋势，暖夜日数（90%）呈显著增加趋势；年大风日数显著减少；年降水量21世纪初增加趋势最为显著并发生突变，降水量增加幅度中西段大于东段；≥ 5 mm、≥ 10 mm、≥ 25 mm年降水日数呈显著增加趋势，进入21世纪后更为明显，而≥ 0.1 mm年降水日数呈减少趋势；年平均大风日数与湖泊水位、河流流量变化呈负相关，大风天气的减少，可以缓解湖面和土壤因蒸发而导致的水分损失，对植被的改善可增加径流的产生，流入湖泊的流量增加；降水量与湖泊水位、河流流量呈正相关，受21世纪降水量增加的影响青海湖水位逐年上升，共上升1.67 m，达到20世纪70年代末的水位，中西部主要河流流量近几年也达到最大值，而东段流量增加不明显；祁连山区≥ 5 mm、≥ 10 mm、≥ 25 mm年平均降水量与湖泊、河流流量变化呈正相关，各量级年降水量对湖泊水位、河流流量的增加贡献显著。
冻土与寒区工程
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  浅基岩埋深条件下多年冻土的瞬变电磁法探测研究

  杨贵前, 谢昌卫, 王武, 杜二计, 刘文惠, 张钰鑫, 倪杰

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1067-1077. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0328

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  瞬变电磁法（TEM）在青藏高原、东北等地区的多年冻土调查中取得了较好的应用效果，但局限于松散沉积层较厚情形，在基岩埋深较浅条件下探测多年冻土基本处于空白。兰州马衔山多年冻土具有分布范围小、温度高、基岩埋深浅的特点，是应用TEM探测浅基岩埋藏条件下多年冻土分布的理想地区。以马衔山多年冻土为主要研究对象，以季节冻土为对照研究了瞬变电磁响应特征，结合区域构造特征、地层露头、钻孔岩心、地温监测数据等信息，论证并探讨了TEM应用于浅基岩埋深时对多年冻土的探测效果。结果表明：马衔山多年冻土分布受构造断裂形成的低阻带控制，下部为负温岩层，实际分布面积为0.11 km²；TEM应用于浅基岩埋深的多年冻土勘探时更多的对地下岩层做出响应，可结合地质、地貌、水文、植被等信息，利用多年冻土的特点和电阻率的变化情况来判断多年冻土的分布范围；当基岩埋深特别浅时可以与探地雷达、钻孔等其他手段联合反演，从而准确地识别多年冻土与下伏基岩。
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  青藏高原多年冻土区埋地输气管道周围温度场数值分析

  魏彦京, 温智, 高樯, 张明礼, 施瑞, 孔森

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1078-1086. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0326

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  通过建立管道与多年冻土热相互作用的计算模型，利用数值分析方法探究了不同管温（输运温度）工况下冷输天然气管道对管周土体冻融过程和多年冻土热稳定性的影响。研究表明：5℃正温输运天然气管道可造成下覆冻土上限下降约11倍管径，管周多年冻土退化严重；0℃输运会导致管底下部高温不稳定冻土范围扩大，管底土体强度及承载性能降低，不利于保持多年冻土和管道运营稳定性；-1℃和-5℃负温输运可有效提高冻土人为上限，保持管底冻土温度稳定，但-5℃时管道下部土体温度降低明显，可能导致冻胀病害发生。就管周冻土热稳定性而言，在青藏高原多年冻土区采用冷输（负温输送）工艺输运天然气有利于保护管周多年冻土，是可行的。
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  路面类型对多年冻土区片块石路基热状态的影响

  王青志, 房建宏, 晁刚, 薛兆锋

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1087-1097. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0325

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  为了研究不同路面类型对高温多年冻土区路基的热稳定性的影响，基于温度监测数据，针对沥青混凝土路面和水泥混凝土路面下片块石路基温度、热流密度、热收支变化、冻融循环过程及冻土上限变化进行了详细的分析。发现沥青混凝土路面和水泥混凝土路面都对片块石路基的温度有较大的影响，但沥青混凝土路面影响程度和深度远比水泥混凝土路面大。片块石路基中心热收支量呈上升趋势，沥青混凝土路面下其上升速率大于水泥混凝土路面，且路基阳坡热收支量大于阴坡。无论路面材料为沥青混凝土路面还是水泥混凝土路面，片块石路基阴阳坡路肩冻土仍处于不断退化阶段，而阳坡冻土上限下降速率明显大于阴坡。与普通路基相比，片块石层的存在能大幅度抬升或减缓路基冻土上限下降，且浅色水泥混凝土路面更有利于路基的热稳定性。
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  吉林省季节冻土冻结深度变化及对气候的响应

  任景全, 刘玉汐, 王冬妮, 穆佳, 李兴阳, 崔佳龙, 郭春明

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1098-1106. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.1153

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  为了掌握季节冻土冻结深度的变化对气候的响应，利用1961-2015年吉林省46个气象站的逐日平均气温、地表温度、积雪深度、冻土冻结深度等数据，采用线性倾向估计、突变分析等方法，研究了吉林省季节冻土冻结深度的时空演变规律及其与气温、积雪的关系。结果表明：吉林省季节冻土最大冻结深度呈由西向东逐渐减小的空间分布特征，绝大多数站最大冻结深度呈减小趋势。基本上在10月开始冻结，次年3月达到最深，6月完全融化。西部冻土冻结深度变幅较大，其次是中部，东部最小。1961-2015年季节冻土最大冻结深度以-5.8 cm·（10a）^-1的速率显著减小（P<0.01）。最大冻结深度基本上呈逐年代减小的趋势，从20世纪90年代开始，最大冻结深度明显减小。最大冻结深度在1987年发生了突变，突变后平均最大冻结深度比突变前平均最大冻结深度减小了22.2 cm。通过分析气温和积雪深度对冻结深度的影响，认为冻土冻结深度对气温变化较为敏感，绝大多数站最大冻结深度与平均气温呈负相关关系。在年际变化上，气温的上升是最大冻结深度减小的主要原因。在季节冻土稳定冻结期，积雪深度超过10 cm，保温作用逐渐变强；当积雪深度达到20 cm时，保温作用显著，冻土冻结深度变浅。
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  我国北疆地区1961—2017年冻融指数的变化趋势

  何彬彬, 盛煜, 黄龙, 黄旭斌, 张玺彦

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1107-1114. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0322

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  利用我国北疆地区49个主要气象站1961-2017年的逐日平均气温观测值计算了年冻融指数，并分析其变化趋势及分布特征。结果表明：北疆地区冻结指数出现明显的下降趋势，下降速率为51.6℃·d·（10a）^-1。冻结指数的范围在509~2 304.9℃·d之间，平均值为1 240℃·d。北疆地区融化指数出现明显上升趋势，上升速率为73.9℃·d·（10a）^-1。融化指数的范围在526.4~4 531.1℃·d之间，平均值为3 516℃·d。冻结指数表现出在经纬度和海拔较低的准噶尔盆地和伊宁地区较小，在海拔高的高山地区如阿尔泰山和天山山脉较大；融化指数与之相反。北疆地区冻结指数受经纬度及海拔的综合影响，融化指数则主要受海拔影响；年平均气温和冻融指数有非常强的线性关系。
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  冻融条件下非饱和路基土的强度及微观特性研究

  崔宏环, 秦晓鹏, 王文涛, 王盼盼

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1115-1121. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0321

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  为探究非饱和路基粉质黏土在冻融条件下的强度及微观特性的影响，对路基非饱和粉质黏土进行了冻融循环试验、非饱和土直剪试验、氮吸附试验，结果表明：非饱和土强度随冻融循环的增加呈先减小后趋于稳定的趋势，冻结负温为-10℃黏聚力降低最明显，通过BET法求得试样经历不同外部条件影响后的比表面积值，根据氮吸附试验的等温线计算出非饱和路基土的分形维数，试验试样的比表面积与分形维数都随冻融循环次数的增加先增大后减小，冻融循环3次时达到最大值，随冻结负温的降低而降低。从微观的角度解释了非饱和路基粉质黏土经多次冻融循环后，基质吸力对非饱和土的黏聚力影响的原因。
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  冻结作用对青藏红黏土及兰州粉土微观结构的影响分析

  薛珂, 温智, 马小涵, 张明礼, 高樯, 孙楠

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1122-1129. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0327

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  冻土微观孔隙特征是决定冻土体一系列物理、力学性质的基本参数，冻土中存在的冰晶体其体积受温度影响发生变化会影响到冻土的土体微观结构及孔隙特质发生变化。利用可用于负温冻土观测的新型扫描电镜，通过对青藏红黏土及兰州粉土不同初始条件下的土样冻结前后微观结构进行研究分析。结果表明：冻结作用发生后，冰晶生长对周围土颗粒产生挤压作用，导致周围土颗粒的移动和结构破坏，土中大孔隙的数量增多，加之周围小孔隙补给大孔隙中的冰晶进一步生长，出现局部个别大孔隙体积增大，小孔隙体积缩小的现象，表现在孔隙率上为土体在冻结后孔隙率减小；此外，对于粒径级配不同的土体而言，冻结作用对细颗粒土的土体孔隙的尺寸、形态以及排列方式等方面的影响均大于粗颗粒土；同样，初始含水率决定了冻结作用发生后参与改变土体微观结构的冰晶体生长的"量"的大小，在冻结作用对土体结构性破坏的过程中起重要作用。研究成果定量揭示了冻结作用对不同初始条件下的土体微观结构的影响，为研究冻土宏观力学特性和冻胀机制等提供了理论基础与和试验支撑。
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  基于核磁共振的地表积雪融化入渗试验模拟

  贾海梁, 丁顺, 王婷, 罗滔, 杨更社

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1130-1137. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0323

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  自然条件下岩体的冻融损伤程度往往决定于岩体的含水状态。但以往研究更多的关注岩体冻融的温度条件，而对其湿度条件尤其是自然条件下的吸水过程则鲜有研究。通过自主设计的室内积雪融化入渗实验，模拟自然条件下地表积雪融化下渗的过程。通过核磁共振（NMR）分层含水率测试，对积雪入渗前后试样内部的含水状态进行了实测。实验结果表明：（1）积雪融化速度及融化后入渗速度受到样品孔隙结构的显著影响，开放的宏观节理是融雪融化入渗的理想通道，孔隙率越大积雪融化入渗速率越快，在孔隙率相近的情况下，孔隙的连通性越好积雪融化入渗速率越快；（2）融雪入渗过程中样品内部水分分布不均匀，融雪入渗后样品不同位置的饱和度差异明显；（3）融雪入渗后部分样品的饱和度并没有达到冻融损伤的门槛值。考虑到自然条件下积雪融化入渗条件更为苛刻，岩体的含水状态会成为制约冻融损伤过程的关键因素。
积雪与冰冻圈遥感
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  青藏高原积雪范围和雪深/雪水当量遥感反演研究进展及挑战

  黄晓东, 李旭冰, 刘畅宇, 周敏强, 王健顺

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1138-1149. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0529

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  积雪是地表特征的重要参数，对辐射收支、气候和长期天气变化均有重要影响。雪本身又是一个重要的天气现象和水文气象参数，过量的降雪也会带来严重的雪灾，如牧区雪灾、雪崩和融雪洪水灾害等。因此对积雪的监测，尤其是对山区的积雪监测，具有多方面的意义。利用卫星遥感技术监测积雪已有50余年的历史，并已形成了系列业务产品。青藏高原平均海拔超过4 000 m，该地区的积雪具有重要的水文、气候和生态环境意义。由于地形复杂，人迹罕至，地面观测站点稀少，受较强太阳辐射的影响，积雪消融迅速、区域差异消融以及风吹雪等因素导致积雪分布破碎化严重，对使用遥感资料监测该地区的积雪造成的极大的困难和不确定性。随着国内外传感器技术的不断发展，光学和被动微波遥感数据的同步获取技术已经非常成熟，综合利用光学遥感数据高空间分辨率和被动微波数据不受云干扰的特点，结合机器学习、无人机等技术，将环境参数加入反演模型中，有助于提高青藏高原积雪参数反演精度。
  
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  青藏高原中东部积雪深度时空变化特征及其成因分析

  沈鎏澄, 吴涛, 游庆龙, 蒋国俊, 解雪峰, 朱丽东, 尹敬文

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1150-1161. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.1100

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  基于逐日积雪深度（雪深）、逐月气温和逐月降水量地面观测资料，利用数理统计方法分析了青藏高原中东部地区1961-2014年雪深时空变化特征及其成因，结果表明：青藏高原雪深空间分布不均，存在喜马拉雅山脉南坡（高原西南部）、念青唐古拉山-唐古拉山-巴颜喀拉山-阿尼玛卿山（高原中部）和祁连山脉（高原东北部）三处雪深高值区，冬季最大，其次是春秋季，夏季仅在纬度或海拔较高处才有雪深记录；从长期来看雪深以减少为主，尤其是夏秋季。在青藏高原普遍"增温增湿"背景下，雪深表现为先增后减的变化特征；雪深随海拔升高而增加，但最大雪深并非出现在最高海拔处；在不同季节雪深的气象要素成因上，冬季由降水主导，其余季节由气温主导。1961-1998年冬春季雪深增加与降水增多有关，而1998-2014年气温的上升以及降水的减少共同导致了雪深的减少，夏秋季雪深持续减少与同期气温持续升高有关。
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  基于不同土地覆盖类型NDSI阈值优化下的青藏高原积雪判别

  高扬, 郝晓华, 和栋材, 黄广辉, 王建, 赵宏宇, 魏亚瑞, 邵东航, 王卫国

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1162-1172. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.1155

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  美国国家雪冰数据中心（NSIDC）发布的MODIS第6版本逐日积雪范围产品（V6）仅提供了归一化积雪指数（NDSI），而用户往往关心的是积雪范围或积雪覆盖率。NSIDC推荐全球积雪范围最佳的NDSI阈值为0.4，但是青藏高原地形复杂，积雪斑块化特征明显，单一的NDSI阈值并不能精确地判识不同下垫面上的积雪。不同的土地覆盖类型可能影响积雪判别的NDSI阈值。以青藏高原为研究对象，基于高分辨率卫星Landsat-5 TM数据，获取了青藏高原不同土地覆盖类型下判识积雪的最优NDSI阈值。结果表明，在草地和稀疏植被地表类型下，最优NDSI阈值分别为0.33和0.40；在其他下垫面类型下，最优NDSI阈值为0.47。以Landsat 8 OLI数据为"真值"对该NDSI阈值确定的积雪范围进行了精度检验。结果表明，采用新的NDSI阈值获取的MOD10A1 V6积雪范围产品的总体精度OA、错分误差OE和漏分误差UE分别为87.88%、5.20%和6.87%。而采用传统的0.4阈值时，其OA、OE和UE分别为87.36%、3.98%和8.60%。这表明考虑不同土地覆盖类型下的NDSI阈值优化可以有效地提高青藏高原积雪判别精度，特别是对占比面积较大的草地区域，通过NDSI阈值优化可以更加准确地识别积雪范围。
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  亚洲高山区融雪末期雪线高度空间差异的影响因素分析

  王晓茹, 唐志光, 王建, 邓刚, 王欣, 魏俊锋

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1173-1182. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.1164

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  以亚洲高山区2001-2016年基于MODIS积雪产品提取的30 km格网融雪末期雪线高度数据集（744个格网）及气象再分析资料为主要数据源，采用克里金插值、空间变异函数、回归分析和相关分析等方法分析了亚洲高山区融雪末期雪线高度的空间分布规律及空间异质性，并定量分析了其主要影响因素。结果表明：亚洲高山区融雪末期雪线高度空间分布存在较强的异质性，青藏高原内部雪线高度较高（5 967 m）且空间变化梯度较小，北部的阿尔泰山、天山雪线高度较低（< 4 500 m），西部地区雪线高度等值线分布最为密集。在30 km格网尺度上，亚洲高山区融雪末期雪线高度具有明显的空间自相关性，空间自相关距离约为1 550 km。纬度、经度和海拔对亚洲高山区融雪末期雪线高度的相对贡献率分别为60.5%、2.6%和36.9%，而在不同子区域其相对贡献率存在差异。夏季气温是影响亚洲高山区融雪末期雪线高度的主导因素，45.6%的格网主要受夏季气温的影响，而且在不同区域均有分布；以年降水量为主要影响因素的格网约占18%，主要分布在喀喇昆仑和帕米尔等区域；仅10%的格网主要受年辐射量的影响。
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  基于MODIS数据的东北地区积雪覆盖率估算

  郭慧, 陈思勇, 王晓艳

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1183-1191. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.1180

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  东北地区是我国三大积雪区之一，森林覆盖面积占总面积的40%左右。受森林冠层的影响，当前的MODIS雪盖产品（V6）提供的积雪覆盖率标准模型对东北地区积雪覆盖率估算结果存在明显的低估现象。基于此，采用分区建模的方式：在森林地区，计算归一化差值林地积雪指数（NDFSI），建立像元积雪覆盖率（FSC）与NDFSI及NDVI之间的线性关系；在非森林地区，采用MOD10A1 V6提供的归一化差值积雪指数（NDSI），建立像元积雪覆盖率（FSC）与NDSI及NDVI之间的线性关系。采用Landsat 8 OLI数据提取的积雪覆盖率（FSC）对分区建模的估算结果与标准模型的估算结果进行对比，发现进行估算的过程中均方根误差和平均绝对误差这两项指标的数值相对于标准模型有了大幅下降，这一结果在林区有更显著的表现。计算得到的决定系数R²，在本文模型也有提高。以T1林区影像为例，本文模型的均方根误差和平均绝对误差分别为0.246、0.055，而标准模型的两项指标则分别为0.420、0.348。本文模型和标准模型的决定系数分别为0.675、0.641。
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  基于MODIS数据的北疆积雪黑碳和雪粒径反演及时空变化分析

  魏亚瑞, 郝晓华, 王建, 李弘毅, 赵宏宇, 高扬, 邵东航, 钟歆玥, 李红星

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1192-1204. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0525

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  积雪是地球上反射率较高的自然表面，对于中高纬度地区的水文和能量收支平衡发挥着重要作用。表层积雪中的黑碳和雪粒径变化可以显著影响积雪反照率，造成积雪对太阳辐射吸收的变化，进而对区域气候变化和水文循环产生反馈作用。利用遥感技术对季节性积雪表层黑碳和雪粒径进行定量评估，可以获取时空上连续系统的雪表黑碳浓度和雪粒径变化情况，这也是许多气候和水文模型的输入因子。以中国主要季节性积雪区北疆为研究区，基于MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）数据的3（0.47 μm）、2（0.86 μm）和5（1.24 μm）波段，采用SGSP（Snow Grain Size and Pollution Amount）算法反演2000-2018年积雪期的雪表黑碳浓度和雪粒径，并结合地面观测数据对于反演结果进行了精度验证，综合分析北疆雪表黑碳浓度和雪粒径时空变化趋势。结果显示，SGSP算法能够同时反演雪表黑碳浓度和雪粒径，并且验证结果表明纯雪像元上反演结果具有较好的精度；2000-2018年北疆雪表年均黑碳浓度和年均雪粒径都随时间变化呈现微弱下降趋势；受地理位置和局部污染源的影响，北疆积雪黑碳浓度空间分布复杂，天山北坡经济带平均黑碳浓度最高，伊犁地区平均黑碳浓度最低，雪粒径的空间分布显示塔城地区平均雪粒径最大，伊犁地区最小。
海冰与极地冰冻圈
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  基于海冰分析图获取北极固定冰分布的方法研究

  李子轩, 赵杰臣

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1205-1213. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0324

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  对北极沿岸地区固定冰的分析研究，将有助于更全面认识北极海冰的变化趋势，并为进一步探索北极航道的开发利用提供数据支撑。基于美国国家冰中心发布的2008-2018年逐周/逐两周海冰分析图发展了一个数据转化处理方法，准确提取了全北极逐周的固定冰分布格点数据。分析该时间序列发现，北极平均固定冰范围为（9.0±6.3）×10⁵ km²，呈现出（-1.0±3.9）×10³ km²·a^-1的减小趋势；4月份固定冰范围最大，多年平均值为1.6×10⁶ km²，处于北极冬季的1-6月份的范围均高于百万平方公里，而7-10月份为北半球夏季，几乎无固定冰存在。将MODIS图像作为基准数据对不同月份的七组结果进行对比验证，结果显示：结冰末期和融冰前期的平均偏差较小，如2012年3月12日的固定冰外缘线平均偏差为-0.8 km；而融冰末期的偏差较大，如2009年9月14日的固定冰外缘线平均偏差为-9.4 km；但所有月份的验证误差都小于格点网格的大小（25 km），因此认为该方法是可行的，得到的格点数据可以代表固定冰的真实分布情况。
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  基于CryoSat-2卫星测高数据分析南极海冰厚度的时空变化

  陈亦卓, 季青, 庞小平

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1214-1220. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0535

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  利用卫星测高数据能够获取大尺度、长时序的海冰厚度信息。相较于北极，目前南极海冰厚度特别是近期变化信息仍很缺乏。基于2013-2018年的CryoSat-2卫星测高数据，采用最低点高程法和静力平衡方程模型反演了近6年逐月平均海冰厚度并分析其时空变化规律。结果表明：2013-2018年南极海冰厚度整体呈现先上升后下降的趋势，其中，2014-2017年年平均海冰厚度表现为快速变薄。南极较厚的海冰集中在威德尔海西南海域，最大值出现在该海域2014年的7月（6.27 m）。年平均海冰厚度在2017年达到最低值。南极海冰厚度的时空变化研究可为深入研究海冰变化与全球变化的关系提供参考。
冰冻圈生态与可持续发展
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  冰冻圈微生物学：回顾与展望

  李师翁, 陈拓, 张威, 刘光琇

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1221-1234. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.1046

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  冰冻圈是地球上的负温圈层。冰冻圈各个要素中生存的微生物是地球上生命多样性的重要组分，对这些生命体及其生长繁殖和起源演化规律的揭示，不仅极大地丰富着生命科学和冰冻圈科学，还为深入了解全球变化和地外生命提供重要线索。冰冻圈微生物学的发展也将造福于人类。在回顾冰冻圈微生物研究的基础上，提出冰冻圈微生物学的概念，为冰冻圈科学和微生物学发展提供新视角。
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  典型冰冻圈地区植被变化对人类活动的响应研究——以祁连山为例

  桂娟, 王旭峰, 李宗省, 邹海明, 李爱军

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1235-1243. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0530

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  在全球气候变化、种植业结构调整等背景下，亟需对祁连山区的植被展开长期有效的监测和持续研究。基于2000-2017年分辨率为250 m的MODIS数据，采用Mann-Kendall时间序列非参数估计模型、相关分析等方法，分析了祁连山区生长季NDVI与植被盖度的时空变化特征及其与气候因子的相关性，并从正反两方面就人类活动对对植被的影响做了讨论，得出结论如下：（1）从东向西祁连山年平均NDVI整体上逐渐减小，NDVI随海拔升高呈先增大后减小的特征，NDVI最大的区域分布在海拔2 700~2 900 m的范围内；（2）祁连山区域内NDVI显著减小的区域占祁连山总面积的0.6%，而显著增加的区域占总面积的33.6%，植被呈现出整体向好，局部退化的趋势；（3）2000-2017年，林地、草地和其他土地利用区的植被盖度分别以0.0029、0.0026和0.0004的速率增加，工矿用地的覆盖度以0.0112的速率在减少，反映出工矿业开发活动是造成植被盖度下降的主要因子；（4）植树造林区植被NDVI以0.0455的速度增加，而工程实施和矿产开发区NDVI以0.0125速度降低，表明人类活动是导致植被群落变化的主要因素之一。
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  2001-2018年石羊河流域植被变化及其对流域管理的启示

  任立清, 冉有华, 任立新, 谭美宝

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1244-1253. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0534

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  植被是流域生态系统的重要指标，植被景观管理也是流域综合管理的重要内容。综合利用长时间序列MODIS反射率和归一化差值植被指数（NDVI）产品及Landsat卫星遥感影像，基于谷歌地球引擎（GEE）平台，利用计算机自动分类的方法，监测了2001-2018年间石羊河流域的植被（包括灌溉土地）的逐年变化，结合降水、径流量和地下水位地面监测数据，分析了全流域植被指数、植被面积、灌溉土地范围的变化特征及其与水循环之间的互馈关系。研究发现，2001-2018年间，石羊河流域的植被面积以每年约135 km²的速率增加，其中，自然植被和灌溉土地分别以每年60.5 km²和74.6 km²的速率增加。除了金昌区的植被增加以灌溉土地为主外，其他区域都以自然植被的增加为主。特别是民勤地区，由于十多年的持续调水和有效退耕，地下水位近年来开始抬升，自然植被开始恢复。但与此同时，中游凉州区和永昌县的生态风险加大。未来可从灌溉规模控制、地表与地下水统一调度、景观分级和配置技术发展、优化产业结构、强化与流域外的连通性等方面加强流域综合管理，提高流域社会系统弹性，增强可持续发展能力。
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  人类活动影响下的青海湖流域生态系统服务空间格局

  连喜红, 祁元, 王宏伟, 张金龙, 杨瑞

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1254-1263. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0531

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  人类活动改变生态格局和变化，进而影响生态系统服务。因此，探讨人类活动影响下的生态系统服务空间格局，对于区域生态安全、可持续发展和人类福祉等至关重要。以青海湖流域为研究区，基于InVEST模型计算了流域2018年产水量、水质净化、生境质量、土壤保持和碳储量五种生态系统服务，并分析了不同生态系统服务的空间自相关性、相互关系以及人类活动影响下的空间格局。结果表明：流域生境质量整体较好，土壤流失整体较小。碳储量受植被覆盖的影响存在明显空间差异。农业生态系统和城镇生态系统氮、磷负荷较高。产水量环湖区和山区差异明显；产水量、碳储量和生境质量的Moran's I分别为0.786、0.742和0.705，空间聚集性最强，氮负荷最弱；协同关系主要表现在氮负荷与磷负荷、碳储量与生境质量、产水量与土壤流失之间。权衡关系主要是生境质量与产水量和氮负荷，碳储量与产水量和土壤流失之间；碳储量、生境质量和土壤流失随人类活动的增强呈现递减趋势。氮、磷负荷随人类活动的增强呈现递增趋势。人类活动通过改变不透水表面进而影响产水量。通过高分辨率遥感影像精细化定量描述人类活动以及详细探讨人类活动影响下各生态系统服务空间格局、聚集程度，可为流域科学评价生态系统服务、生态环境保护及可持续发展提供依据。
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  中国冰川旅游资源深度开发路径——以西藏米堆冰川为例

  马兴刚, 王世金, 琼达, 杨宇正, 魏彦强, 周蓝月

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1264-1270. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.1174

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  冰川作为现存最壮观的自然景观之一，其旅游活动在过去几十年里发展迅速。然而，随着全球气候变暖，冰川不断消融，冰川变化受到了全球政府部门和游客的广泛关注，冰川旅游价值也在不断升高。我国冰川旅游资源丰富，开发前景可观，但一直以来缺乏科学合理的开发策略，没有统筹规划区域内旅游资源，旅游项目开发缓慢，且同质化严重。基于此，以西藏自治区林芝市岗日嘎布米堆冰川为例，分析了米堆冰川在开发过程中存在的问题，提出景区应坚持保护优先的旅游开发策略，立足"冰天雪地也是金山银山"的开发思路，在妥善解决各方利益的前提下，整合区域内民俗文化资源，挖掘多元化旅游项目与产品，积极拓展旅游市场，发展全域旅游，打造独具特色的旅游文化品牌。与此同时，应关注景区内旅游安全问题。研究旨在提升人们对我国冰川旅游资源的认知与保护意识，形成冰川旅游可持续发展之路，推动地方经济提质增效。
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  冰冻圈服务评估方法探讨

  应雪, 吴通华, 苏勃, 朱小凡, 肖瑶

  冰川冻土. 2019, 41(5): 1271-1280. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0537

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  冰冻圈服务指人类能够从冰冻圈中直接或间接获得的各种惠益，由冰冻圈的过程和功能产生，可为人类生存和发展提供重要的物质和文化基础。随着冰冻圈科学的发展，人们对冰冻圈过程和功能的认识不断深化，同时冰冻圈科学研究如何为区域可持续发展服务也成为重要的关注点，受到冰冻圈科学界的重视。然而，作为冰冻圈服务研究的重要内容之一，人们对冰冻圈服务评估方法仍缺乏系统性探讨。鉴于此，本研究从物质量法、价值量法和能值分析法三个维度对各类冰冻圈服务的评估方法进行了探讨。通过对这三种方法的原理、基本使用准则、适用范围和优缺点进行分析，以期探寻评估各类冰冻圈服务的最适方法，从而为后期开展具体评估提供方法借鉴。