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  • CN 62-1072/P 
  • ISSN 1000-0240 
  • 创刊于1979年
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院寒区旱区
  •                  环境与工程研究所
  •                  中国地理学会
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2019年 41卷 2期
刊出日期 2019-04-25

冰冻圈与全球变化
寒区科学与技术
寒旱区水文水资源
生态经济与可持续发展
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封面
2019 Vol. 41 (2): 0-0 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [ PDF 15410KB] ( 58 )
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2019 Vol. 41 (2): 0-0 [摘要] ( 87 ) [HTML 1KB] [ PDF 864KB] ( 75 )
冰冻圈与全球变化
259 尤晓妮, 李忠勤, 王莉霞
乌鲁木齐河源1号冰川气象要素与冰芯记录形成过程及其分辨率的关系研究
基于乌鲁木齐河源1号冰川东支海拔4 130 m处的雪冰化学资料,探究了气温和降水与冰芯记录形成过程及其分辨率的关系,并通过建立温度参数的淋溶模型,探讨了夏季消融期雪坑离子浓度与正积温的关系。结果表明:乌鲁木齐河源1号冰川Mg2+离子以1年为分辨率形成冰芯记录,其浓度仅保存了初始值的30%。春季,化学离子浓度峰值受到离子来源和降水的影响而增大,这种增大趋势随着深度的增加明显弱化。淋溶模式显示,雪坑离子浓度是关于消融量与离子损失率的指数函数,随正积温的增大表现出指数衰减的规律。该模式基本能反映不同离子的淋溶过程。
2019 Vol. 41 (2): 259-267 [摘要] ( 194 ) [HTML 1KB] [ PDF 2496KB] ( 186 )
268 方金鑫, 蒲焘, 史晓宜, 王世金, 牛贺文
气候变化背景下玉龙雪山漾弓江流域径流变化及其影响因素分析
利用1979-2016年金沙江支流漾弓江流域木家桥水文站流量资料和丽江市气象资料,揭示了漾弓江流域径流变化特征及其主要影响因素。研究结果表明:漾弓江流域年径流量呈先增加后减小趋势。在年代际时间尺度, 20世纪80年代、90年代以及2000-2009年,径流量呈现增加趋势,而2010-2016年径流量呈减小趋势,与2000-2009年相比, 2010-2016年径流量减少了42%(减少径流量为0.88×108 m3)。气温和降水量对径流的影响均较为显著,其中,降水量对径流的影响主要体现在雨季,而气温对径流的影响主要体现在消融期。气温升高导致冰川累积负物质平衡,进而引起冰雪融水变化,漾弓江流域2000-2009年径流变化的主要原因。
2019 Vol. 41 (2): 268-274 [摘要] ( 107 ) [HTML 1KB] [ PDF 1815KB] ( 123 )
275 牛最荣, 陈学林, 黄维东, 王亦农, 王毓森, 武雪
阿尔金山东端北部区域生态环境修复模式研究
阿尔金山荒漠化防治生态功能区是甘肃西部、新疆乃至整个西北地区重要生态屏障,对阿尔金山东端北部区域为代表的西土沟流域生态环境现状和存在主要问题进行分析,提出区域生态环境治理构想和因势治洪-以洪治沙-自然净化-综合利用的区域洪水资源开发利用模式和以“水害”治“沙害”、变害为利的区域生态环境、沙漠治理模式。国内外学者对本区域荒漠化防治、草地生态安全评价有部分研究,但对沙漠区洪水资源开发利用问题研究比较罕见,在沙漠地区洪水资源化利用方面具有很强的代表性,为阿尔金山保护区的规范管理和可持续对策制定提供科学依据,对同类地区生态环境修复提供示范。
2019 Vol. 41 (2): 275-281 [摘要] ( 78 ) [HTML 1KB] [ PDF 3329KB] ( 48 )
282 晋子振, 秦翔, 孙维君, 陈记祖, 张晓鹏, 刘宇硕, 李延召
祁连山西段冰川区与非冰川区气温梯度年内变化特征
为研究冰川区与非冰川区不同下垫面对气温梯度的影响。本文利用祁连山老虎沟流域4 180 m, 4 550 m和5 040 m处的三个气象站及肃南、肃北、托勒、玉门、酒泉、瓜州、敦煌等七个国家气象站2011-2013年的日平均气温资料,分析了祁连山西段冰川区与非冰川区年内气温梯度特征,并结合相应时段的降水资料以及其他气象因素对其变化特征做了分析。结果表明:(1)在非冰川区,气温梯度随海拔上升而增大,且有明显的月际波动特征,年内梯度呈现先减后增的趋势,夏季最大,冬季最小,年气温梯度为0.50℃·(100m)-1;(2)在冰川区,气温梯度呈现先增后减的趋势,夏季最小,冬季最大,年气温梯度为0.61℃·(100m)-1,日内变化特征为白天气温梯度变化幅度大但值较小,夜间变化幅度小,稳定在0.83℃·(100m)-1左右,日内平均气温梯度为0.49℃·(100m)-1;(3)冰川区与非冰川区年内温度梯度与降水梯度呈相反的变化趋势,表明降水对气温梯度变化有一定的影响。(4)由于非冰川区与冰川区下垫面不同,气温梯度呈相反的年内变化趋势,在由非冰川区气温推算冰面气温时必须考虑温跃值影响,老虎沟12号冰川年平均温跃值为1.30℃。
2019 Vol. 41 (2): 282-292 [摘要] ( 91 ) [HTML 1KB] [ PDF 2836KB] ( 69 )
293 朱玲, 顾正强, 龚强, 晁华, 李杨, 徐红, 周晓宇, 沈历都, 蔺娜
辽宁省积雪对自动气象站观测地气温差的影响
利用1971-2016年辽宁省61个气象站气温、地表温度、积雪日数和积雪深度资料,分析了积雪的保温作用及其对地气温差的影响。结果表明:更换自动站前后地表温度观测方式的差异导致地气温差显著增大,地气温差的增大程度受所在区域积雪日数、积雪深度的影响显著。在积雪期较长、积雪较厚的地区,积雪引起反照率增大,使得雪面温度降低,导致雪气温差减小,而雪的保温作用使得地气温差显著增大。因此,更换自动站前地(雪)气温差与积雪日数呈显著负相关,而更换自动站后地气温差与积雪日数呈显著正相关。各台站之间地气温差随积雪深度的变化系数差异较大,为0.045~0.858℃·cm-1,在年平均积雪日数<40 d、年平均极端积雪深度<10 cm的区域,积雪的保温作用随积雪深度增大而显著增大;在年平均积雪日数>40 d、年平均极端积雪深度>10 cm的区域, 10 cm以下的积雪对土壤保温作用随积雪深度增大显著,当积雪深度>10 cm后,其保温作用随积雪深度增大的幅度明显减小。
2019 Vol. 41 (2): 293-303 [摘要] ( 87 ) [HTML 1KB] [ PDF 4678KB] ( 81 )
304 周苏娥, 张明军, 王圣杰, 孟鸿飞, 张亚宁, 余秀秀
基于Stewart模型改进方案的新疆降水同位素的云下蒸发效应比较
干旱半干旱区降水稀少,蒸发能力大,雨滴在云下易发生蒸发现象并改变其同位素比率,明确雨滴降落过程中稳定氢氧同位素的变化在同位素水文学研究中具有重要意义。Stewart模型常被用于评估雨滴中同位素比率的变化,云下雨滴降落过程中的气温、相对湿度等是模型输入的关键参数。目前广泛采用的大气均质假设往往与自然条件有差异,这种均质假设对模拟结果产生的影响有待明确。基于2016年7月至2017年6月新疆66个地面气象站逐小时观测资料与8个探空站的高空定时观测资料,通过三种Stewart模型算法方案(方案①以地面气象资料代替大气气象参数,方案②假设地面气象资料与预测的云底气象参数均匀变化,以其平均值代入模型,方案③根据高空探测资料,分层计算大气参数)的对比,深入研究新疆降水同位素的云下二次蒸发效应。结果表明:(1)三种方案计算的新疆各分区云下二次蒸发存在明显的季节差异,蒸发剩余比(f)均呈现出秋冬较大、春夏较小的趋势,各分区的ΔδD、Δδ18O和Δd均为春夏较大、秋冬较小。(2)从空间来看, Δd均值在准噶尔盆地西部和塔里木盆地东侧北缘较小。对于蒸发剩余比(f)均值、ΔδD均值、Δδ18O均值和Δd均值来说,三种方案的差异性主要体现在塔里木盆地。(3)蒸发剩余比(f)与d-excess的变化量存在相关性,整体来看,三种方案的斜率均表现为塔里木盆地 > 阿尔泰山地 > 准噶尔盆地 > 天山山地。无论是新疆各分区(除天山山地方案②)还是新疆全境,三种方案的f与Δd的线性关系均>1.0‰/%,最为干旱的塔里木盆地方案③的斜率高达1.496‰/%,这可能与新疆地处干旱半干旱气候区有关。毋庸置疑方案③是后续云下二次蒸发效应研究的方向。
2019 Vol. 41 (2): 304-315 [摘要] ( 54 ) [HTML 1KB] [ PDF 9079KB] ( 53 )
316 张飞云, 郭玲鹏, 郝建盛, 杨涛
新疆天山西部巩乃斯河谷积雪与森林/草地覆盖条件下季节冻土特征分析
不同的覆盖条件下,季节冻土的特征会存在差异。为了分析积雪与森林/草地覆盖条件下季节冻土的特征,在新疆天山西部巩乃斯河上游的中国科学院天山积雪雪崩研究站的实验场地监测了森林-积雪,草地-积雪,以及草地覆盖条件下季节冻土的冻结深度,并对有无积雪覆盖条件下季节冻土发育过程中的土壤温度和土壤含水量进行了跟踪测量。结果表明:森林-积雪覆盖条件下季节冻土的冻结深度最浅,草地-积雪覆盖条件下次之,草地覆盖条件下最深。积雪的存在可以改变季节冻土的冻结深度,还会影响土壤温度和土壤含水量变化。在季节冻土的发育阶段,积雪的隔热作用使得有积雪覆盖条件下土壤温度和土壤含水量较高;在积雪消融阶段,由于积雪融水的补给,土壤含水量也相应地增加,积雪消失后由于蒸发的存在导致土壤含水量减少。
2019 Vol. 41 (2): 316-323 [摘要] ( 57 ) [HTML 1KB] [ PDF 4713KB] ( 55 )
324 任景全, 王冬妮, 刘玉汐, 李建平, 郭春明, 李琪
吉林省土壤冻融的逐日变化及与气温、地温的关系
土壤冻融过程对气候和生态环境演变有重要影响。为了研究季节冻土区土壤冻融过程及其对气候变化的响应,利用2014-2017年吉林省典型代表观测站逐日冻土、气温和地温数据,研究土壤冻融的逐日变化及其与气温、地温的关系。结果表明:在土壤冻结和融化完整过程中,冻土上限呈直线上升趋势变化,下限呈先增大后减小的三次曲线趋势变化,即从稳定冻结初日起,冻土深度逐渐加深,在达到最大值后,缓慢变浅。冻土融化包括下限和上限融化两个过程,具有“两头化”的变化特征。冻土上限融化与下限同时开始或者晚于下限,但冻土上限融化的日变化量要大于下限。在土壤冻结过程中,活动积温、0 cm地积温、10 cm地积温与冻结深度呈三次曲线变化关系,随负积温的增加,冻结深度加深。在冻土上限融化过程中,活动积温、0 cm地积温、10 cm地积温与冻土上限深度呈三次曲线变化关系,随正积温的增加,上限融化深度加深。在冻土下限融化过程中,活动积温、0 cm地积温、160 cm地积温与冻土下限深度呈显著的直线趋势,随正积温的增加,下限融化深度变浅。
2019 Vol. 41 (2): 324-333 [摘要] ( 58 ) [HTML 1KB] [ PDF 3633KB] ( 38 )
334 曾林, 扎西央宗, 冯文兰, 牛晓俊, 扎西欧珠, 拉巴卓玛
基于FY-3A/VIRR数据的藏西北干旱遥感监测研究
藏西北地区生态环境脆弱,由于地形复杂、气候独特,该区的观测资料非常缺乏。利用遥感技术开展藏西北地区的干旱监测,能获取在空间上连续变化的地表干旱情况,对于指导该区农牧业生产具有重要的意义。基于FY-3A/VIRR的一级数据和标准旬产品(地表温度、植被指数),采用温度植被干旱指数(TVDI)进行藏西北地区的干旱监测研究,并将监测结果分别与基于EOS/MODIS数据监测的结果、同期的野外实测土壤水分数据以及气象站点的降水量数据进行了对比分析。结果表明:利用FY-3A/VIRR数据的TVDI遥感监测结果与实测土壤水分、气象站累计降水量数据均呈显著的负相关关系,通过了0.01水平的显著性检验;利用FY-3A/VIRR数据与EOS/MODIS数据估算的TVDI干旱等级空间分布特征基本一致, FY-3A/VIRR数据可以代替EOS/MODIS数据在藏西北地区开展干旱遥感监测,可为指导藏西北地区农牧业生产提供数据支持。
2019 Vol. 41 (2): 334-341 [摘要] ( 47 ) [HTML 1KB] [ PDF 2597KB] ( 25 )
342 翟聚云, 郝晓, 马明江, 郜艳轲, 张功会, 李亚鹏
大气影响下平顶山膨胀土地表蒸发研究
为探索膨胀土的蒸发特征,对平顶山市区膨胀土进行了不同初始含水量土体的室内和室外蒸发试验,测试了蒸发过程中土体含水量在不同深度的变化。对室内、外试验结果及其差异性进行了分析,发现室内和室外土样的蒸发强度差别较大,但是蒸发系数相差不大,蒸发系数与土体含水量、含水量梯度有较强的相关性。地表土体接近饱和时,蒸发系数在1上下波动。随着蒸发的持续,蒸发系数随地表含水量降低而下降,含水量梯度随地表含水量的降低而升高。当地表含水量达到残余含水量时,含水量梯度达到极大值,持续蒸发下含水量梯度将继续减小。对土体蒸发系数与蒸发历时进行拟合,呈较好的对数关系。
2019 Vol. 41 (2): 342-349 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [ PDF 2862KB] ( 12 )
寒区科学与技术
350 张磊, 吴亚平, 王宁, 王海新, 黄华南, 陈坤, 孙安元
地下水渗流对冻土区模型桩力学特性的影响分析
为了研究冻土区地下水的渗流效应对桩基的荷载传递规律的影响,考虑到桩身轴力、桩侧冻结应力和桩周土温度对桩基承载力均有影响,依据室内模拟试验,分别模拟了无地下水、桩顶水有温度效应、桩底水有温度效应、桩顶水有温度及渗流效应、桩底水有温度及渗流效应5种不同工况下地下水对冻土桩基承载力的影响。试验结果表明:无论是桩顶水还是桩底水,在接近地下水处,同时有温度效应及渗流效应的轴力值变化比仅有温度效应时的小,当地下水为桩底水时加载后的桩轴力小于地下水为桩顶水时的轴力值;桩底水引起的桩侧冻结应力变化幅度比桩顶水大,地下水的温度效应使得部分冻土温度升高而融化,而地下水的渗流效应进一步增大了冻土融化范围,使得桩基力学特性发生改变,进而影响了桩基承载力。
2019 Vol. 41 (2): 350-356 [摘要] ( 44 ) [HTML 1KB] [ PDF 1586KB] ( 23 )
357 闫旭, 孔令明, 杨笑, 姚晓亮, 齐吉琳
冻土侧限压缩试验仪的研制及应用
随着寒区高等级道路工程等基础设施的建设,迫切需要对冻土压缩特性和静止土压力系数(K0系数)开展试验研究,但目前缺乏开展相关研究的专用仪器。本文基于融土侧限压缩试验的原理,结合冻土力学性质受温度控制的特性,自主研发了冻土侧限压缩试验仪。该仪器采用冷却罐内冷液循环和冷却罐外恒温箱实现二级控温,控温范围为-50℃至90℃,控温精度达±0.1℃;采用全数字伺服测控器实现温度闭环控制;采用高性能负荷框架结构,刚度大、重量轻,保证仪器在大荷载下平稳运行。利用该仪器对冻结饱和标准砂进行侧限压缩试验,试验结果验证了仪器可靠性。本仪器能准确快捷地测定冻土静止土压力系数和压缩性参数,是研究冻土力学特性并服务于寒区岩土工程建设的有力工具。
2019 Vol. 41 (2): 357-363 [摘要] ( 43 ) [HTML 1KB] [ PDF 2453KB] ( 27 )
364 陈立萍, 耿豪鹏, 张建, 赵启明, 潘保田
黑河流域基岩回弹值(施密特锤)的空间分布特征及其指示意义
基岩风化体现了构造与气候对地貌演化过程的共同作用。晚新生代的强烈构造抬升和干旱的气候条件,使得祁连山成为研究基岩风化与地貌演化过程的理想场所。借用施密特锤系统地研究了基岩回弹值(R)在黑河流域内不同海拔高度内的变化,结果显示流域平均的R值与侵蚀速率具有较好的相关性,意味着R值可以作为风化强度空间变化的代用指标。研究区内各种岩石类型的R值变化相差不大,说明岩性对R值的影响较小。进一步将R值与气候因子和区域地形进行比较发现:气温、降水与NDVI对R值的影响较强;坡度与局地高差对R值影响较弱,高程与R值在海拔小于3 800 m时呈现负相关关系,在大于3 800 m时呈现正相关关系。
2019 Vol. 41 (2): 364-373 [摘要] ( 50 ) [HTML 1KB] [ PDF 5513KB] ( 20 )
374 罗涛, 吕梦菲, 吴亚平, 潘高峰, 孙建忠
基于热稳定性的冻土区铁路路基过渡段结构改进研究
自青藏铁路通车以来,其冻土地区铁路路基的融沉冻胀病害层出不穷,铁路路基过渡段的差异沉降问题尤为严重。基于一般地区铁路路基过渡段差异沉降的治理方法,结合冻土区铁路路基的主动降温措施,对冻土区铁路路基过渡段施工结构进行了探索性的改进研究,并对改进后铁路路基过渡段的长期热稳定性进行了分析。结果表明:将传统块碎石铁路路基上层路基填料换填成一定高度的单一粒径碎石,可使铁路路基在满足力学稳定性的前提下,实现最大限度的自然对流换热效应;通过数值模拟计算分析发现,改进后的铁路路基过渡段结构在气温变暖的环境背景下主动降温效果明显,且长期热稳定性好;桥台对铁路路基过渡段的温度场影响较大,建议对受太阳辐射强烈的桥台进行保温处理。
2019 Vol. 41 (2): 374-383 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [ PDF 6344KB] ( 23 )
384 张文强, 王羿, 牛永红
冻土模型试验试样冻结时间计算分析
快速简单地确定试样的冻结时间,对模型试验的设计具有重要意义。首先进行了不同干密度冻土模型试样整体冻结达到预设负温的试验,发现试样整体降到预设负温的时间随着干密度的增大而略有增加。然后利用COMSOL Multiphysics软件,在不考虑水分迁移的条件下,对不同干密度粉砂土试样和不同尺度条件下的正方体亚黏土试样的冻结时间进行数值模拟。将模拟结果与试验结果进行对比,发现简化条件下不同干密度的粉砂土试样能反应试样在冻结过程中冻结时间的主要特征,模拟结果中达到预设负温的时间与试验的实测结果基本吻合。正方体试样数值模拟的结果表明在同一干密度、同一含水量条件下,试样降到预设负温的时间随着体积的增大呈现幂函数增大的规律。所以,在进行模型试验设计时,可先根据试验条件进行简单的数值分析,以较合理、经济的安排试验时间,同时也可保证试样冻结质量。
2019 Vol. 41 (2): 384-391 [摘要] ( 75 ) [HTML 1KB] [ PDF 1713KB] ( 41 )
392 王国亚, 任路滨, 吴玮江, 宿星, 冯乐涛, 姚正学
甘肃岷县永光村滑坡特征及其成因研究
泥流型黄土滑坡发生的条件除一般滑坡具有的条件之外,还应包括特殊的状态因素、触发因素及相应的驱动剪应力条件。通过对甘肃岷县永光村滑坡的现场勘察和实地调查,分析其成因,结果表明:永光村滑坡平面形态虽与泥流类似,但其具有滑坡形成区以及滑坡发生所需要的特殊的地形地貌、岩土体性质以及水文地质条件。永光村滑坡发育于沟道上游的黄土塬地带,临空面较大,滑坡剪出口位置高,具有较高的势能,滑坡体的主要岩土体是马兰黄土,黄土具有大孔隙结构,垂直节理发育,有利于地表水的下渗。下部为新近系泥岩,渗透系数低,为一相对隔水层。长期灌溉导致地下水位较高,黄土层存在软弱夹层,地下水位上升,导致其软化饱和,强度迅速降低,形成潜在滑动面。永光村滑坡亦具有圆弧形的滑坡后壁,滑坡后缘顶部分布有多条拉张裂缝,在前期发生降雨的外部条件下,在岷县“7·22”地震诱发下,发生了低角度、快速和远程的泥流型黄土滑坡,滑体在冲出沟口后形成了扇形堆积区。永光村滑坡是一种特殊的地震引发的泥流型黄土滑坡。目前,泥流型黄土滑坡的研究还处在探索阶段,是作为黄土滑坡分类的一种补充,建议进一步加强对此类灾害发生机理及其稳定性计算方法的深入研究。
2019 Vol. 41 (2): 392-399 [摘要] ( 42 ) [HTML 1KB] [ PDF 7222KB] ( 20 )
400 谢涛, 尹前锋, 高贺, 郭峰, 林达明
基于地貌信息熵的天山公路冰川泥石流危险性评价
冰川泥石流广泛分布于我国西部地区,特殊的地貌条件对泥石流的发育有着重要影响。地貌信息熵理论是量化地貌发育阶段的指标,针对冰川地貌条件,探讨了地貌信息熵理论在冰川地貌条件下的应用,并提出了相应的修正系数。选取天山公路沿线13条泥石流沟,基于ArcGIS平台,进行了危险性评价。结果表明,修正后的地貌信息熵值能较好地判断冰川泥石流的危险程度。
2019 Vol. 41 (2): 400-406 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [ PDF 3191KB] ( 22 )
407 于天佑, 吴亚平, 司培国, 张磊, 孔令楠, 蒲增钢
细粒硫酸钠盐渍土盐冻胀特性试验研究
为探究温度与硫酸钠含量对细粒硫酸钠盐渍土盐冻胀率及盐胀占比的影响,取兰州黄土作为素土人工配盐,用平衡公式进行理论推导,并设计了室内试验对其进行验证。结果表明:当压实度为92%、含水率为最优含水率16.8%时,细粒硫酸钠盐渍土的冻结温度随硫酸钠含量的增大而降低,且随着温度的降低,盐胀率与盐冻胀率的变化趋势基本一致。在冻结温度以下至-5℃盐胀发展速度最快,在-5℃以下盐胀率增长很小。在压实度为92%、含水率为最优含水率16.8%条件下,在硫酸钠含量不变时,温度越低,盐胀占比越大;温度不变时,硫酸钠含量越高,盐胀占比越大,在冻结温度以上盐胀占比为100%,但当温度降至-3~-4℃时盐胀占比降到50%,在-10℃以下盐胀占比基本保持不变。
2019 Vol. 41 (2): 407-415 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [ PDF 1366KB] ( 17 )
416 白瑞强, 徐湘田, 华树广, 王继伟
基于多元线性回归模型的冻土强度影响因素显著性分析
为定量分析土质、含水率、温度和应变速率等因素对冻土强度的影响,本文根据公开发表的试验数据,应用多元线性回归模型对冻土强度影响因素进行了显著性分析。分析结果表明,在仅考虑线性影响条件下,温度和土性是影响冻土强度的主要因素,影响强度分别为0.632和0.193,含水率对冻土强度也有显著性影响,影响强度为-0.577。为探明各影响因素对冻土强度的非线性作用,在保留强度Taylor展开二次项的条件下,通过变量代换,将非线性项进行线性化,并利用多元线性回归模型进行了进一步分析。分析结果表明含水率与温度对冻土强度的影响包含线性、非线性和交叉影响项三项,应变率对冻土强度的影响仅包含非线性和交叉影响项。各因素对冻土强度的影响程度可用偏回归系数定量描述。
2019 Vol. 41 (2): 416-423 [摘要] ( 44 ) [HTML 1KB] [ PDF 724KB] ( 30 )
寒旱区水文水资源
424 王东升, 段朝雄, 袁树堂, 胡关东
青藏高原东南缘迪庆地区年季蒸发皿蒸发、降水和径流深分析
利用青藏高原东南边缘核心区迪庆地区3个站的蒸发皿蒸发、降水、径流深观测资料,分析了各要素年内、年际变化规律,检验了突变点,探讨了区域蒸发、降水、径流深相关关系。结果表明:研究区蒸发量年内四季分布相对均衡,其次为径流深及降水量;径流深年际离散系数低,其次为降水量、蒸发量;径流深年内季节分布年际离散系数低,其次为蒸发量、降水量。研究区年度蒸发量的增加主要因春季蒸发增加,年度降水量的减少主要因冬季降水量减少,年度径流深的增加主要因夏季、秋季、冬季径流深增加所致,夏季径流深增加主要因夏季蒸发减少,秋季径流深增加主要因秋季降水增加、蒸发减少、夏季径流增加、蒸发减少所致,冬季径流深增加主要因秋季径流增加所致。研究区年度、春季蒸发量下降趋势显著,年度干旱、春旱风险呈降低趋势;降水量年内占比趋向于向夏季、秋季集中,径流深夏、秋季呈增加趋势,区域内洪涝灾害风险有增大趋势。2000年以来,区域内年度蒸发量出现较为明显增加趋势,年度降水量、年度径流深出现明显减少趋势,该趋势与线性趋势出现背离,且年度和四季降水量、径流深在2014年左右均检测出变少突变信号,该现象可能对区域生态环境及水资源状况产生较大影响。
2019 Vol. 41 (2): 424-433 [摘要] ( 51 ) [HTML 1KB] [ PDF 3435KB] ( 28 )
434 王研峰, 王聚杰, 尹宪志, 程鹏, 王蓉
祁连山云特征参数及人工增雨研究进展与展望
综述了祁连山区云特征参数及人工增雨方面的主要研究成果,内容涉及祁连山区空中水汽特征、云量分布、不同云系分布特征、云光学特征、云降水机制、降水分布、人工增雨有利天气系统、催化机制以及人工增雨综合效益,有助于全面、深入了解祁连山区云降水物理和人工增雨机制。进一步对祁连山区综合应用多种观测资料,结合云数值模式,深入研究地形云结构及降水机制、定量化的人工增雨作业科学指标、播云优化技术、地形与垂直气流相互作用对天气系统影响等方面存在的问题进行了展望。
2019 Vol. 41 (2): 434-443 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [ PDF 470KB] ( 28 )
444 曾波, 谌芸, 王钦, 徐金霞
1961-2016年四川地区不同量级不同持续时间降水的时空特征分析
利用四川地区122站逐日降水数据,采用均值、气候趋势系数等统计方法,对1961-2016年不同量级不同持续时间降水的空间和时间变化特征进行了分析,结果表明:盆地和攀西地区小雨、中雨、大雨和总暴雨所占年降水量比例接近,高原地区小雨降水量约占50%以上,中雨约40%,大雨约10%;整个四川地区小雨日数占总降水日数75%以上,量级越高降水日数越少。年降水量在盆地和攀西地区为减少趋势,高原则相反,年降水日数除了在高原局部微弱增加外其他地区皆减少且大部分区域减少趋势通过99%的显著性水平检验,这种趋势显著性主要体现在小雨量级降水。随着降水量级的增加,高原、盆地东北、攀西和盆地东南的部分地区出现了降水量和降水次数增加趋势,这可能说明高原地区年降水量的增加由小雨量级降水效率以及中雨和大雨降水次数增加导致,盆地和攀西部分地区年降水量的增加主要由降水量级大的降水次数增加导致。
2019 Vol. 41 (2): 444-456 [摘要] ( 60 ) [HTML 1KB] [ PDF 6661KB] ( 64 )
457 熊俊楠, 龚颖, 刘志奇, 范春捆, 朱吉龙
基于灰色理论的西藏暴雨洪涝预测
以西藏38个气象站点1985-2014年实测降水量为基础数据,应用灰色预测模型和长序列趋势拟合方法预测2015-2019年的年降水量和季节降水量,经2015-2017年的实测降水数据验证,其结果良好,最后以调整后的降水距平百分率为洪涝指标,分析2018年、2019年的洪涝预测情况。结果表明,西藏2018年降水集中在东南部地区的林芝、米林、波密和察隅一带, 2019年降水主要集中在芒康地区,季节上春季降水主要集中在雅鲁藏布江大拐弯地区,夏季主要在索曲河、怒江上游地区,秋季主要在嘉黎、林芝、波密一带,冬季降水集中在聂拉木地区。2018年和2019年洪涝易发生在春季和冬季,洪涝情况都相对正常,大部分县区为无涝或正常状态,少数县区为轻微洪涝,极少数县区为中涝或特涝, 2019年洪涝情况相较于2018年整体偏多,其中在2018年的拉孜县和2019年的拉萨城关区,极有可能出现特涝灾害。
2019 Vol. 41 (2): 457-469 [摘要] ( 44 ) [HTML 1KB] [ PDF 6641KB] ( 24 )
470 吴倩鑫, 马思煜, 张智华, 郭佳锴, 张世强
五种降水产品在疏勒河上游山区和中下游月尺度降水的适用性对比研究
降水产品为理解降水时空分布提供了新的视角,然而其在不同地区适用性差异很大,目前对不同降水产品在西北内陆河流域上游山区和中下游平原适用性的对比研究还十分有限。利用疏勒河流域及周边9个国家气象站2001-2013年和4个山区自建气象站2008-2013年降水观测数据,基于皮尔逊相关系数(R)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和相对偏差(BIAS)指标,对CMFD、ERA-Interim、GPCC、GPCP V2.3和JRA-55共五种常用降水产品的月尺度降水数据在疏勒河上游山区和中下游平原区的适用性进行了评估对比,结果表明:五种降水产品都可以较好地模拟疏勒河流域多年平均降水的空间分布,总体来说,降水产品在上游的评估的相对误差优于中下游,但绝对误差比中下游大,这与上游降水远大于中下游有关。各产品在上游和中下游的精度排序结果一致,均为CMFD > GPCC > ERA-Interim > GPCP V2.3 > JRA-55。CMFD效果最佳可能与融合了中国更多的地面降水资料有关,其在自建站的效果也表现最佳。不同产品在疏勒河上游山区和中下游月尺度的降水评估中表现较好,但尚不能满足流域水文过程分析和模拟的需要。
2019 Vol. 41 (2): 470-482 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [ PDF 9141KB] ( 15 )
生态经济与可持续发展
483 谭艳美, 曲玮, Eefje AARNOUDSE
河西走廊内陆河流域农户地下水使用的影响因素分析
在农业与生态系统用水相矛盾的干旱内陆区,地下水过度开采会导致生态环境急剧恶化。以往对地下水的管理,以政府直接控制地下水使用为主,但效果并不十分理想,或管理成本较大。因此,寻求间接调控地下水使用的措施成为更好的选择。以河西走廊的石羊河、黑河和疏勒河流域为例,以农户问卷调查数据为依据,探究影响农户使用地下水的关键因素,以通过制定更有针对性的政策来影响农户节约并高效利用地下水,最终达到农户自下而上自发节水的效果。分析结果发现:农户对地下水的使用在不同阶段有不同的特征,但均强烈地依赖于地表水供给,地表水供给每增加1个轮次,单位公顷耕地地表水用量会增加237.3 m3,相应会减少795.2 m3的地下水,整体上平均减少504.1 m3的总用水量,地下水占灌溉总用水的比例也会下降3.7%。此外,地下水的使用还与家庭经营规模、经营模式、地下水供给条件及经营者偏好等因素密切相关。政府应根据流域内地表水与地下水的综合条件和特点,结合农业生产特征和农户偏好,因地制宜制定政府主导的管理政策与农户自我调节能力有效结合的开发治理制度和方案,切实实现区域水资源节约与高效利用双重目标。
2019 Vol. 41 (2): 483-493 [摘要] ( 40 ) [HTML 1KB] [ PDF 466KB] ( 23 )
494 海洋, 龙爱华, 张沛, 邓晓雅, 李扬
基于Cobb-Douglas生产函数的新疆各地区典型作物生产水足迹驱动因素研究
水资源紧缺是限制我国西北干旱区农业发展的主要瓶颈,正确评估地区农业用水效率及其影响机制,可为提高农业用水效率提供理论依据。以新疆为研究区,基于1988-2015年的长系列数据,分别计算出历年北疆、南疆、东疆典型作物(小麦、棉花)生产水足迹,并采用Cobb-Douglas生产函数定量分析气象因素(年降雨量、年日照时数、年均温度、年均风速、年均湿度)和技术因素(农机总动力、有效灌溉率、化肥施用折纯量)对作物生产水足迹的影响贡献率。结果表明: 1988年至2015年,东疆小麦、棉花生产水足迹显著高于北疆和南疆,在气候变化和技术进步的综合影响下,各地区典型作物生产水足迹逐年降低,其中技术进步对新疆典型作物单产水足迹影响显著高于气候因素,是驱动新疆各地区典型作物生产水足迹变化的主要控制因素。地区尺度上,北疆、南疆、东疆气候变化和农业技术发展均呈现显著的地区差异,总体来看,北疆气候条件最适宜作物生长,东疆气候最为恶劣,北疆、南疆农业技术发展速率整体上高于东疆。
2019 Vol. 41 (2): 494-503 [摘要] ( 41 ) [HTML 1KB] [ PDF 2124KB] ( 23 )
504
纪念施雅风诞辰100周年暨冰冻圈科学研讨会在兰州举行
2019 Vol. 41 (2): 504-504 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [ PDF 2951KB] ( 50 )