雪崩是藏东南地区非常严重的一种自然灾害,准确且及时地监测并获得雪崩活动信息在雪崩灾害的减灾防灾中发挥着最为重要的作用。雪崩活动的监测包括实地监测和遥感监测两种基本类型,其中实地监测可以采取雪体试验、定点长期监测和次声地震波三种方法,不同方法相互印证会取得更好的监测效果。近年来随着摄影测量及航空航天科技的发展,遥感监测在雪崩的灾害管理、预测预警以及工程防治中的作用也愈加重要。与实地观测和定点监测相比,雪崩的遥感监测不直接接触不稳定性积雪,所以安全性更高。雪崩的遥感监测采用光学、激光和雷达三种传感器,搭载在地面、航空或者卫星平台之上,可以对不同空间尺度的雪崩进行临时或连续性观测。不同的传感器及平台都有各自的优势和局限性,在实际的雪崩监测中需根据成本、可到达性以及观测目标等因素灵活应用。大范围雪崩的自动监测及其算法问题依然是雪崩遥感监测的难点。藏东南是湿雪雪崩的高发地区,可以采用实地观测和高分辨率的RS-2U雷达影像相结合的方法进行长期监测,并采用哨兵-1号、SPOT或QuickBird光学影像进行验证。波密嘎隆拉隧道附近是藏东南雪崩的高发区,又是连接波密县和墨脱县的主要公路,适合建设固定的雪崩观测站进行长期观测。
冰川内部温度与冰面温度变化过程密切相关,因此可由实测冰温-深度剖面重建冰面温度变化。耦合热传导-冰流物理模型及其相关反演算法是基于冰温-深度剖面重建冰面温度变化的理论基础和关键。通过构造理想条件下的数值实验,分析比较了最小二乘法、Tikhonov正则化方法和蒙特卡罗算法重建百年尺度冰面温度变化的实验结果。同时,以我国藏北高原腹地的马兰冰川钻孔资料为例,结合气象资料构造真实钻孔数据模拟实验。分别给出了三种反演算法重建10 a和40 a尺度的冰面温度变化结果,并讨论了不同算法的优劣性和适用性。两组模拟实验结果均表明:Tikhonov正则化方法是目前求解该反问题的最优方法。与其他算法相比,Tikhonov正则化方法在各个时间尺度的重建结果与真实冰面温度变化吻合更好。另外,分别对重建百年和40 a尺度的冰温-深度剖面添加±0.02 ℃和±0.01 ℃的随机误差,研究发现Tikhonov正则化方法能够有效降低噪声干扰,相较其他算法得到的解更加稳定。这在一定程度上解决了该反问题中解的稳定性问题。
多年冻土活动层内部冰-水相变会导致多年冻土地表出现季节性的冻胀和融沉,而其上限处地下冰融化将引起地表的长期沉降,因此揭示地表形变的季节和长期变化规律可为多年冻土变化研究提供新的视角和方法。本文以青藏高原多年冻土区北界(西大滩—昆仑垭口)为研究区,利用C波段降轨Sentinel-1数据,采用SBAS-InSAR技术获取该地区多年冻土2014—2020年的地表形变时间序列结果,并基于长期形变速率和季节性形变量探讨了该地区的多年冻土形变规律。结果表明:在多年冻土北界西大滩沟谷地区,不连续多年冻土区形变空间差异较大,多年冻土区的长期沉降速率和季节性的形变量高于季节冻土区。此外,高温多年冻土地表沉降比低温多年冻土更为显著,形变空间分布特征与地貌单元紧密联系。与西大滩谷地相比,昆仑山垭口地区和楚玛尔河高平原区域的长期形变速率与季节性形变量都明显增大。同时热融湖塘的形成过程与地表形变有着直接的关联,在热融湖塘发展早期,地下冰融化使得区域季节性形变量增大,随着热融湖塘扩张,区域长期沉降速率加剧,热融湖塘进一步发展后,区域季节性形变量可能降低。
在寒区工程建设中,研究含块石冻土的动力学特性是保证重大工程建设安全的前提。为了揭示冻结土石混合体在循环荷载下的力学行为,通过开展不同低温(-5 ℃、-10 ℃、-15 ℃)条件下的单轴循环荷载试验,获取了冻结土石混合体的动应力-应变关系,讨论了温度与含石量对动弹性模量的影响,探究了累积塑性应变的变化规律,并提出了相应的演化模型。结果表明:(1)冻结土石混合体的动应力-应变曲线呈现由松到紧再到松的趋势。另外,总结了不同阶段下滞回环的变化特征,发现随着循环次数的增加,首先呈现不闭合的椭圆形,接着是柳叶形,最后是扁长椭圆形。(2)随着温度的增大,动弹性模量有明显的增大趋势。当温度降至-15 ℃,动弹性模量呈现先增大后减小的趋势。随着含石量的增大,动弹性模量呈现增大的趋势。(3)累积塑性应变与循环次数存在明显的阶段性,可划分为初始变形阶段、稳定变形阶段和快速变形阶段,在此基础上提出了累积塑性应变与循环次数的改进Monismith模型,与Monismith原模型对比,可较好地拟合试验结果。并通过斯皮尔曼相关分析和偏相关分析发现,改进Monismith模型中参数b值与含石量呈显著正相关,参数a与温度呈现显著负相关性。
基于北极理事会北极监测与评估计划(AMAP)工作组于2021年发布的“短寿命气候强迫因子(SLCFs)对北极气候、空气质量和人类健康的影响”科学评估报告,本文系统解读了黑碳(BC)、甲烷(CH4)、臭氧(O3)与硫酸盐(SO42-)气溶胶等短寿命气候强迫因子特征及其对北极气候变化的影响。报告指出:BC、O3和CH4共同促进了北极地区的快速变暖,而SO42-气溶胶对北极气候变化具有致冷效应,由此减缓了由CO2和SLCFs导致的部分增暖效应。全球人为源CH4排放量以及北极大气中的CH4含量持续增加,苔原退化、泥炭地融化、森林火灾频发等导致北极地区BC和有机碳气溶胶排放日益增多,气候变暖进一步导致更大范围且更加频繁的森林火灾和冻土退化,对BC与CH4等释放以及气候效应形成正反馈。因此,SLCFs减排将有利于北极地区生态环境的健康可持续发展。本文同时讨论了北极地区SLCFs评估的不确定性以及未来的研究展望。
北极理事会北极监测与评估计划(AMAP)工作组于2021年发布了《北极气候变化新进展2021:关键趋势和影响》科学评估报告。报告指出:过去49年(1971—2019年),北极近地表气温升高幅度(3.1 ℃)约为全球平均的3倍,导致北极降水、海冰、陆地冰、多年冻土和积雪等发生显著变化,冰川加速消融。除白令海外,北极海冰持续减少,是影响中纬度极端天气气候事件形成的原因之一。北极本地极端事件(极端降水、极端热事件、极端冷事件和极端野火)的频发也显著影响着北极生态系统和人类生活。不同情景下北极气候变化预估显示:2040年9月,北冰洋将首次出现无冰状态;到2050年,夏季无海冰将成为北极新常态。由于COVID-19疫情影响使得许多北极研究计划和项目推迟或取消,导致包括一些关键指标在内的数据集在2020—2021年出现空缺。
气候变化显著影响北极地区的海陆环境,进而影响北极地区典型污染物的来源、传输与环境归趋。北极监测与评估计划(AMAP)近期发布的AMAP 2020评估报告《北极地区持久性有机污染物(POPs)和新污染物(CEACs):气候变化的影响》指出:(1)气候变暖导致北极冰冻圈内长期储存的污染物重新释放和再分配,北极地区随人类活动加剧产生新污染物排放;(2)气候变暖增强了POPs长距离迁移潜力,海洋“生物泵”过程的强化增加了POPs在深海水域的沉积存储;(3)气候变化产生自然环境变化与生物生态变化,进而影响北极食物网的污染物赋存状态和当地居民的暴露水平。该评估报告显示,气候变化对POPs和CEACs的影响十分复杂,相关机制仍有待深入研究。未来需要将更多具有POPs性质的化学品纳入监管,继续开展国家监测项目,加强跨学科交流与活动以及政府、学校、北极本地居民间的合作。
为攻克冬奥会等顶级赛事高山滑雪项目赛道制作技术,在黑龙江省亚布力体育训练基地、张家口密苑云顶乐园和北京延庆国家高山滑雪中心开展了多次冰状雪赛道制作试验,发现-12 ℃晴空天气条件最适宜开展赛道制作,最优方案为-15~-10 ℃(气温)/6~9 bar(注水压力)/4~8 s(注水时长)。基于试验数据,建立了冰状雪赛道合格标准,以及国际上第一个冰状雪赛道制作的天气-注水定量模型,该模型可应用于大陆性气候条件下高山赛事并有潜力推广至其他冷干地区。此外,研究发现人造雪含水量和微观结构对赛道质量有显著影响,含水量越低、雪颗粒越小、雪形态越均一,赛道稳定性和硬度越大。研究成果弥补了国内有关冰雪体育保障技术的空白,可为我国承担大型冰雪赛事提供智力支撑。
冻土的低渗透性改变了地表水下渗,导致寒区流域产汇流过程发生改变;其季节冻融及引起的活动层深度变化,改变了土壤含水量从而调蓄流域储水量。过去数十年,气候变暖引起冻土退化重塑了寒区水文地质环境、改变了地下水热状况;而多年冻土退化的后果是其所含有的固态冰向液态地下水转化,进而改变多年冻土地下水的时空模态、生态环境和工程设施基础,影响多年冻土的碳汇功能,以及释放封存于其内的温室气体并进一步加速气候变化。尽管水化学和数值模拟技术的发展提升了人们对于冻土地下水补径排和循环机理的理解,但冻土区恶劣的环境和直接监测地下水的困难,仍然使冻土地下水研究存在巨大挑战。本文通过梳理多年冻土地下水相关文献,刻画了多年冻土地下水的时空模态,探讨了冻土与地下水的相互作用,认为在未来的研究中,水化学方法应更加侧重于冻土地下水动态,数值模拟应更加侧重于地下水热过程。另外,还整合了气候变化背景下多年冻土地下水变化的相关研究成果,描述了从补给区-排泄区、冻土融化起始-长期退化至消失过程中地下水的赋存、补径排变化以及这些变化所带来的影响。最后,尝试性探讨了冻土地下水研究未来可能的发展,以期为多年冻土地下水水文、水资源和生态环境研究提供有益参考。
南极海冰异常是影响南半球大气环流变化的一个重要因素。南极海冰变率的主要模态被称为南极海冰偶极子(Antarctic Dipole, ADP),具体表现为南极半岛两侧海冰的反相变化。ADP的出现受到厄尔尼诺-南方涛动事件的强烈影响,而过去的研究显示,厄尔尼诺在2000年后由东部型转到中部型,伴随着该转变,南极海冰的异常模态及其对南半球大气环流的影响也发生了年代际变化。通过对前期的南极海冰异常与滞后的南半球冬春季位势高度异常进行最大协方差分析,发现南半球冬季至春季持续性的正位相ADP,在1979—1999年间与南半球春季的负位相南半球环状模(Southern Hemisphere Annular Mode,SAM)显著关联,但在2000—2021年间该相关性较弱,转变为南半球秋季的三极型海冰异常与后期冬季的SAM显著相关。动力诊断证明,ADP及三极型海冰异常均能通过引发高频瞬变涡旋的变化,激发并维持SAM型大气环流异常。
青藏高原及毗邻山地存在对应于MIS 3的冰川作用事件,且规模比末次冰盛期(LGM)大。目前,对于MIS 3不同亚阶段冰进的驱动因素存在争议。基于已有的10Be暴露年代数据,位于青藏高原西南部的纳木那尼峰在MIS 3b和MIS 3c存在冰川作用事件,是研究这一问题的理想区域。根据重建的年代框架,综合应用两种冰川物质平衡线高度(ELA)的估算方法计算了纳木那尼峰MIS 3b和MIS 3c古冰川的ELA,这两次冰进的ELA分别比现代低250~253 m和348~456 m。基于ELA的变化量,结合两种基于ELA变化的气候重建模型定量反演了MIS 3b和MIS 3c的古气候。结果表明,当MIS 3b和MIS 3c的降水分别为现代降水的50%~100%和140%~200%时,MIS 3b气温比现代低1.38~4.91 ℃,MIS 3c气温比现代高-1.31~1.68 ℃。结合其他气候代用指标,与现代相比,MIS 3b气温的降低是冰进的驱动因素,MIS 3c的驱动因素是丰沛的降水。
帕隆藏布流域位于中国海洋性冰川发育最为集中的藏东南地区,近年来随着全球气候变暖,帕隆藏布流域冰川亏损显著。利用全球开放冰川模型(OGGM)模拟了1980—2019年藏东南地区帕隆藏布流域1 554条冰川物质平衡,发现1980—2019年帕隆藏布流域全域冰川物质平衡呈现不断亏损的状态,为-0.41 m w.e.·a-1,在2000—2019年物质平衡亏损更为严重,达到-0.56 m w.e.·a-1。从空间分布上来看,流域东南部和流域西北部是冰川亏损最为严重的区域,流域中部和西部冰川亏损相比较少。温度的升高和降水的轻微减少是冰川物质亏损的主要原因。通过气温和降水的敏感性分析,气温上升1 ℃,流域71.75%的冰川物质平衡变化在-1 000~-500 mm w.e.·a-1;降水减少20%,62.81%的冰川物质平衡变化在-450~-300 mm w.e.·a-1,相较于降水,冰川对气温变化更为敏感。通过分析国家气象站及再分析数据,发现1980—2019年气象站气温上升均超过1.5 ℃,波密站2000—2019年总降水相较于前20年,减少了10%,流域降水整体呈现减少的趋势,气温的持续升高和降水的轻微减少导致帕隆藏布流域冰川处于持续亏损之中。
随着气候持续变暖,冰川消融加剧,分析冰川中溶解性有机质(DOM)的光谱特性对认识有机碳的输出及其环境指示作用具有重要意义。本文分别对春、夏、秋和冬季达古冰川表层雪冰溶解性有机碳(DOC)浓度和DOM光谱演化特征进行了分析。结果表明:达古冰川不同季节新雪DOC浓度介于0.11~0.38 mg·L-1,季节性差异显著;不同季节粒雪/表层冰DOC浓度介于0.70~1.08 mg·L-1,季节性差异不显著。夏季雪冰中DOM芳香化程度较高,雪冰中DOM的主要组成是类蛋白类物质。雪冰中DOM主要是微生物活动引起的自生来源,具有新鲜度高、腐殖化程度低的特点。春季新雪DOM的来源更为丰富,包括微生物来源和陆源性输入,其他季节新雪和粒雪/表层冰DOM主要是微生物来源;受夏季冰川表面光化学过程和微生物活动的影响,夏季表层冰中DOM的腐殖化程度较其他季节高,秋冬季新雪和粒雪/表层冰中DOM的新鲜程度更高、腐质化程度更低。上述结果有助于揭示达古冰川表层雪冰DOM的内源性及季节性差异,为进一步研究DOM的演化过程及其区域生物地球化学效应提供科学依据。
桩-土界面间冻结力及荷载作用下界面的剪切力学行为是决定冻土区桩基础承载性能和荷载传递的关键。由于冰的显著流变性及高含冰量冻土区上限附近厚层地下冰的广泛分布特征,桩基础中上位具有的冰冻结界面剪切蠕变特性对桩基础的承载性能有显著影响。为研究桩冰冻结界面剪切变形特征及其内在机制,开展了-3 ℃、-5 ℃下冰-钢管结构分级加卸载剪切蠕变试验。通过对变形曲线的分段独立解耦,分析了冻结界面的黏弹塑性剪切变形行为。结果表明,界面剪切变形可分解为瞬弹性(Sie )、瞬塑性(Sip )、黏塑性(Svp )以及黏弹性变形(Sve )。广义弹性剪切模量随分级荷载的增加逐渐变大,表明加卸载过程中结构未加速破坏前界面存在明显的强化效应。界面剪切蠕变特征随剪应力水平的增加由衰减向非衰减过渡。其中,黏弹性变形和低剪应力水平下黏塑性变形均表现为衰减性,且荷载越大,黏弹性变形越大。高应力水平下黏塑性表现为非衰减性,且变形速率随剪应力水平增加显著提升。整体而言,冻结界面塑性变形值占总累计变形的比例先减小,后增大,其中瞬塑性变形主要存在于应力水平较小的加载阶段。蠕变过程中冻结界面的强化效应可能与剪应力作用下界面接触带压密、负温环境下界面重冻结有关。
在全球气候变暖背景下,寒区季节冻土环境变化对陆地表面与大气之间的物质与能量交换、陆地景观格局演化的影响十分剧烈。摸清季节冻土的分布格局及其时空变化对开展寒区自然科学研究、保障生态环境和人类生产活动安全均具有重要意义。经过数十年的发展,冻土遥感技术和冻土物理学取得了长足的发展。然而,当前冻土研究成果在区域尺度下灾害风险评估与防控领域中的应用仍处于较低水平。针对冻土研究成果在应用中的短板,以青藏高原东南缘的高山峡谷区及其周边地区为研究区,重点解决地表土壤冻融循环及其水热传输过程的系统性表达,建立了适用于青藏高原高海拔冻土区的空间全分布式的冻土水热耦合过程数值模型,分析了研究区2010—2020年的冻土系统演化过程。在此基础上,构建了地表土壤冻融作用的空间参数化表征方法,提出冻融作用对土体抗剪强度的损伤系数。研究表明,青藏高原东南缘季节冻土随气温升高变化剧烈,表现出较强的空间异质性。季节冻土除了周期性冻融循环外,总体呈退化趋势,为冻融作用下岩土体结构抗剪强度的变化增加了更多不确定性。最后,利用土体抗剪强度损伤系数,从时间变化和空间分布角度揭示了地表土壤冻融作用对冻土边坡稳定性的影响程度。土体抗剪强度损伤系数可以有效刻画地表季节冻土水热过程及其冻融作用特征,为冻融灾害相关研究提供新思路,也为寒区灾害风险评估与灾害防治等领域的研究提供了冻土系统动态演化数据和技术支撑。
天山区域地形多变,景观异质性强,水文过程极其复杂,全球变化对该地区水安全带来新的挑战和更大不确定性。亟需通过流域水文模型系统定量模拟和预估天山典型流域水文过程,以更好地支撑区域发展。本研究基于改进的FLEXG-Δh模型,定量模拟了天山4个典型流域的历史径流过程,并预估了流域内2 282条冰川物质平衡和面积的未来变化,进一步通过情景模拟分析了各海拔高程带径流等水文多要素的响应机制。研究发现:(1)FLEXG-Δh模型对历史径流过程具有较高模拟精度,率定期平均Kling-Gupta效率系数(
高寒草甸是祁连山国家公园青海片区的重要植被类型之一,量化该下垫面土壤水分储量及交换过程是评估区域水源涵养功能的关键科学基础。基于2017年8月1日至2018年7月31日的祁连山南麓高寒草甸生态系统水热特征的连续观测数据,对SHAW(simultaneous heat and water)模型进行了参数优化,分析了0~100 cm土壤水分储量及通量的变化特征及环境影响。结果表明:SHAW模型可以相对准确地模拟高寒草甸土壤温、湿的季节变化特征,土壤水分的模拟效果略好于土壤温度的模拟效果。日均0~100 cm土壤水分储量(SWS0-100)为(274.99±19.57,平均值±标准差)mm,5—10月植被生长季的平均SWS0-100较非生长季低21.92 mm。SWS0-100的季节变异主要受控于群落叶面积指数的正效应和蒸散发的负效应,二者通过调控浅层(0~20 cm)和中层(20~60 cm)土壤水分储量间接影响SWS0-100。日均0~100 cm土壤水分通量(SWF0-100)为(0.16±9.52) mm·d-1,表现为向下传输。生长季和非生长季的SWF0-100均值分别为3.27和-3.23 mm·d-1。降水和土壤温度梯度通过驱动浅层、中层土壤水分通量和深层(60~100 cm)土壤水分通量间接影响SWF0-100。研究结果可为科学评估祁连山高寒草甸水源涵养功能提供数据支撑和理论依据。
冬克玛底冰川作为重要的长江源头之一,近年来主要以冰川气候、地质变化等自然地理方向的研究为主,而对于冬克玛底冰川不同生境中可培养细菌多样性及群落构成的研究还鲜有报道。为了阐明冬克玛底冰川可培养细菌多样性及其与环境因子的相关关系,发掘冰川微生物资源,针对冬克玛底冰川雪、冰和融水3种生境开展了研究。采用传统可培养法分离菌株,16S rRNA基因序列分析方法进行菌株鉴定,统计学方法分析可培养细菌多样性及其影响因素。结果表明,本研究中可培养细菌分属于放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)。其中放线菌门为优势菌门,库克菌属(Kocuria)、微杆菌属(Microbacterium)和马赛菌属(Massilia)为优势菌属。不同生境中的可培养细菌数量、群落结构和多样性均不同,冰样中可培养细菌数量最多、群落结构复杂并且多样性最高。冬克玛底冰川分离的36个菌属中有8个菌属未从其他冰川分离出。冰川不同生境中可培养细菌群落结构差异较大;Cl-和Ca2+含量及pH是影响可培养细菌数量和多样性的主要环境因子;可培养细菌中32.21%的菌株为潜在新种。冬克玛底冰川蕴含丰富的微生物资源库,此次研究发现潜在新种46株,可以为冰冻圈微生物资源开发及利用提供数据支撑及菌种资源。
高寒草甸退化会引起土壤水分含量下降,这会强烈影响土壤动物多样性及其功能。然而,我们对高寒草甸土壤动物群落组成的认识十分有限,还不清楚高寒草甸退化过程中土壤水分变化对土壤动物分布及多样性的影响。本文以祁连山西段的疏勒河源区为研究区,于2021年6月和10月系统调查了沼泽化草甸、草甸、草原化草甸和沙化草甸4种草甸生境中型土壤动物群落组成及土壤水分含量变化,解析高寒草甸中型土壤动物多样性对高寒草甸退化的响应规律,确定高寒草甸退化过程中土壤水分变化对中型土壤动物群落特征的影响。结果表明:沼泽化草甸、草甸、草原化草甸和沙化草甸的中型土壤动物群落组成明显不同,6月和10月草原化草甸生境中型土壤动物密度、类群丰富度和多样性指数均显著高于其他高寒草甸生境,10月沼泽化草甸中型土壤动物密度和类群丰富度显著高于草甸和沙化草甸。中型土壤动物QBS-ar指数变化与中型土壤动物多样性指数变化一致,螨类和跳虫密度比值(A/C)变化与中型土壤动物QBS-ar指数相反。螨类对高寒草甸退化的响应模式不同并存在明显的季节变异,6月和10月革螨亚目的密度在草原草甸均显著高于其他生境;6月和10月甲螨亚目的密度在草原草甸均显著高于草甸和沙化草甸;6月辐螨亚目的密度在草原化草甸的密度显著高于沼泽化草甸,10月它在草原化草甸的密度显著高于草甸和沙化草甸。跳虫对高寒草甸退化的响应模式相近,6月和10月跳虫中的长角跳科和等节跳科在草原化草甸的密度均显著高于其他高寒草甸生境。土壤水分与中型土壤动物密度、类群丰富度、多样性指数和QBS-ar指数均呈显著的二次曲线关系,它们均随着土壤水分含量的增加先增后降。总之,高寒草甸退化过程中草原化草甸中型土壤动物密度、多样性和QBS-ar指数均较高,表明高寒草甸退化过程中土壤水分含量的适度降低可以提升中型土壤动物多样性及其功能。
冰雪旅游是冰雪经济的核心引擎,是实现绿色转型升级发展的有力抓手。在探讨冰雪旅游概念的基础上,从分析中国冰雪旅游发展历史经纬的角度,诠释了中国“冰雪+”全域旅游模式的发展过程,基于全域旅游发展理念,剖析了“冰雪+”全域旅游发展模式的内生-外衍机制,通过分析“冰雪+”全域旅游发展模式的区域差异性,构建了一套“冰雪+”全域旅游发展模式体系:东北地区冰雪产业发展模式、泛京津冀地区冰雪体育赛事模式、陕甘宁新冰雪-丝绸之路文化发展模式、青藏高原自驾探险与观光模式、大香格里拉地区冰川观光度假模式、南方地区冰雪休闲体验发展模式。尽管在北京冬奥会红利与国家全域旅游政策的助推下,冰雪旅游实现了“量”的跃升与融合发展,但其因冰雪的本质属性,既易受气候变化的不利影响,又受到市场竞争与冰雪科技发展等的强烈影响。最后,建议建立多元主体参与的规划决策机制;平衡利用冰、雪资源,适度开发冰川旅游资源,挖掘冰雪文化资源,发掘冰雪科技类资源;走综合发展道路,增强冰雪旅游业抗风险的韧性。
冰芯包裹气的稳定同位素和气体比值不仅可用于冰芯定年,也是反演古代大气组成及气候变化的重要指标,准确重建历史时期的气候信息对包裹气体同位素组成的测量精度和准确性有很高的要求。本文系统描述了冰芯包裹气体在实验室真空管线上提取、纯化,并在同位素质谱仪上测量的流程,详细介绍了氧、氮稳定同位素及其气体比值的校正方法。冰芯包裹气的稳定同位素和气体比值易受到多种过程的干扰,如现代大气污染、质谱仪的稳定性、气体比值不同引起的质量干扰等。针对以上问题,本研究在高真空条件下处理冰芯样品,利用零点校正检测仪器的稳定性,进行化学斜率校正消除气体比值不同对同位素值造成的质量干扰,并最终将所有数据以现代空气为标样进行均一化校正。经校正后的空气标样的氧、氮同位素值(δ18O、δ15N)和气体比值(δO2/N2、δAr/N2)的外部精度分别为±0.043‰、±0.044‰、±0.7‰和±0.7‰。本研究重点强调了化学斜率校正对氧、氮同位素值的影响,综合2020年1月—2022年10月期间3次离子源更换后的化学斜率数据表明,δ18O-δN2/O2和δ15N-δO2/N2的化学斜率量级范围分别为10-5~10-3和10-4~10-3。样品气体比值不同对氧、氮同位素值造成的干扰不容忽视,必须予以校正。基于本文描述的方法,成功实现了青藏高原崇测冰芯包裹气体同位素的高精度测量。经过校正后,崇测冰芯顶部200 m样品的冰芯包裹气δ18O合并标准误差为±0.009‰,说明本文所描述的冰芯包裹气体的测量及数据校正方法具有可行性,对于未来青藏高原及南极冰芯的包裹气研究具有一定的应用前景。
随着全球变暖的加剧,西藏地区冰湖的规模不断扩大,由此可能会发生冰湖溃决自然灾害。本文基于GIS空间分析和参数最优地理探测器方法,分析了西藏地区1990年至2015年间冰湖时空变化以及各环境因子:冰湖海拔、年总降水、年平均温度、年相对湿度、冰川面积变化、GDP、人口密度的影响程度。结果表明:(1)25年间冰湖总数量和总面积的增长率分别为2.57%、6.32%,各个面积大小的冰湖在不同的海拔都有增长,增长最多的是小型冰湖(面积小于0.1 km2),西藏冰湖增长方向性显著,数量分布和面积分布离散程度高,基本分布在西藏东部和南部地区。(2)通过Pearson相关分析,西藏冰湖变化主要受该地区冰川面积变化以及降水量大小影响。(3)地理探测器中,冰川面积变化对冰湖变化影响强度最高,q值为0.5006;交互作用探测中,温度因子与冰川面积变化因子交互作用后对冰湖变化影响解释力最强,且呈非线性增强关系,除温度因子以外,冰湖变化受各因子交互作用影响强度高。