2016年, 第38卷, 第1期　刊出日期：2016-02-25

  

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冰冻圈与全球变化
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  青藏高原苔原自然带谱及复式三维地带模式

  孙广友

  冰川冻土. 2016, 38(1): 1-10. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0001

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  首次依空间结构将青藏高原划分为外围高山、外缘高山、高原面高山、高原面及高原盆地等五种地貌体;厘清了高原不存在纬度地带性的误判,并结合作者前期高原苔原的论证,创建了高原苔原带谱体系及其三维仿真地带模型,分别为顶锥型(外围离散高山及高原面高山)、带型(外缘带状高山)和平面型(高原面).既具有一般高山苔原(alpine tundra)垂直带谱,又呈现高原山原苔原所特有的"复式三维地带性模式",在全球具有唯一性.首次编制了表征北极苔原与高原苔原关系的北半球苔原带模式图,指出长白山为东北亚高山苔原南界的论点不能成立,青藏高原苔原才是中国及东北亚苔原的南界.目前高原是第三极称谓皆无顶极生物带苔原带景观为前提,仅是高度上的寓意,从地理概念上明确了其与南北极并列的世界第三极定位.
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  新疆帕米尔跃动冰川遥感监测研究

  张震, 刘时银, 魏俊锋, 蒋宗立, 许君利, 郭万钦

  冰川冻土. 2016, 38(1): 11-20. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0002

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  2015年5月,新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县公格尔九别峰北坡克拉牙依拉克冰川发生跃动,造成草场和部分房屋被冰体淹没,本文针对这一冰川跃动事件的发生过程进行研究.利用2013-2015年间ASTER立体像对数据监测了克拉牙依拉克冰川的冰川表面高程的变化,并利用2015年4月13日至2015年7月11日期间的LandsatOLI数据监测了冰川的表面运动速度变化.监测发现,克拉牙依拉克冰川从2015年4月13号开始活动强烈,表面运动速度呈加快趋势,2015年5月8-15日期间冰川表面运动速度达到最高水平,其最大运动速度在西支中部达到了(20.40±0.42)m·d^-1,冰川跃动达到顶峰.冰川跃动"积蓄区"位于西支冰川平衡线以下区域,跃动向下游接收区输送冰体体积约为2.4×10⁸m³,大量冰体堆积在东西支汇合口地段(海拔3100~3500m),造成了该处冰面隆起,其中最大隆起高度为(130.58±0.70)m.本文获得了西支冰川由静止期、跃动状态、恢复到稳定状态期间的冰面高程和表面运动速度变化,为本地区冰川跃动机理的研究奠定了基础.
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  辽宁雪灾区划及降雪影响预评估

  韩秀君, 贾旭轩, 申远, 于蕙箐, 徐长哲, 孙晓巍, 李爽, 王明华, 李广霞

  冰川冻土. 2016, 38(1): 21-27. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0003

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  根据1951-2014年辽宁省各市、县降雪灾害造成的经济损失、雪灾出现的频率,多年平均灾损强度及气象灾变指数,计算各市、县的气象灾损值,并依此值作为雪灾灾度指数来进行辽宁降雪灾害区划.利用1951-2014年辽宁省58个国家级气象站降雪日数(日降雪量≥5mm)资料和辽宁省降雪灾情资料,采用统计分析、百分位数等方法研究确定不同灾害分区下不同降雪阈值与降雪影响预评估的关系.结果表明:(1)灾害重度区和灾害中度区主要位于辽宁中部城市群或经济发达区域,雪灾多年平均损失为280万元以上,损失程度较重;灾害轻度区和灾害微度区主要位于辽宁东部山区及辽宁西北部山区,雪灾多年平均损失为68万元以上,损失程度较轻;雪灾对辽宁影响最大的受灾体是公路,其次为设施农业.(2)在业务使用中,应用不同灾害分区降雪致灾阈值与受灾体损毁等级的预评估关系,采用定量降水预报自动判断生成降雪灾害预评估结果,能够客观的实现降雪落区不同、服务重点不同,对提高决策气象服务的针对性具有参考作用.
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  祁连山老虎沟12号冰川雷达测厚和冰下地形特征研究

  王玉哲, 任贾文, 秦翔, 刘宇硕, 张通, 陈记祖, 李亚炜, 秦大河

  冰川冻土. 2016, 38(1): 28-35. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0004

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  冰川地形是构建冰川流动模型的基础,对于认识冰川响应气候变化的动力机制具有重要意义.在2009年和2014年消融季,使用探地雷达对祁连山老虎沟12号冰川进行了厚度测量和冰下地形观测,获得了沿冰川中流线和多条横剖面的厚度资料,并对中流线上的厚度分布特征和槽谷形态进行了研究.研究结果表明,东、西支冰川的平均厚度分别为190m和150m,东支冰川冰下地形起伏大于西支,支冰川的表面坡度都较缓和.东、西支冰川进入汇合区时厚度分别为122m和157m,由于支冰川的横向挤压和汇流,汇合区中部冰川厚度增加到162m.冰川槽谷形态具有空间差异,东、西支冰川槽谷形态近似于对称的V型,但是在冰川汇合区,槽谷底部变宽,边坡变缓,发育有不对称槽谷.
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  中国极端气温季节变化对全球变暖减缓的响应分析

  王岱, 游庆龙, 江志红, 李庆祥

  冰川冻土. 2016, 38(1): 36-46. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0005

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  利用经过质量控制和均一化处理的中国气象站点1979-2014年逐月最高气温和最低气温资料,对806个无缺测站的数据进行趋势分析和比较,并且计算了各季节对变暖减缓的贡献率,结果表明:中国区域极端气温(最高和最低气温)存在变暖减缓或变冷现象,而不同区域在不同季节对全球变暖减缓的响应程度不同.相比于1979-1999年,2000-2014年极端气温在全国大部分地区春、冬季有明显的变暖减缓或者变冷现象,在长江流域以北大部分地区极端气温在夏季变暖减缓或变冷现象明显,而秋季全国大部分地区最低气温有明显的增暖现象.全国许多地区春季是导致极端气温变暖减缓或变冷的最主要季节,而夏、秋、冬季则是导致部分地区变暖减缓或变冷的主要季节,此外秋季也是导致全国许多地区最低气温变暖的最主要季节.我国大部分地区2000-2014年的变暖减缓或变冷趋势可能受太平洋年代际振荡(PDO)冷位相的调控,而PDO冷位相对最低气温的影响范围更大一些.
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  大兴安岭区域未来气候变化趋势及其对湿地的影响

  高永刚, 赵慧颖, 高峰, 朱海霞, 曲辉辉, 赵放

  冰川冻土. 2016, 38(1): 47-56. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0006

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  基于未来2种排放情景下的RCM-PRECIS输出的大兴安岭区域气温与降水量预测数据,采用Mann-Kendall(简称M-K)非参数检验法和线性倾向率法,分析大兴安岭区域2015-2050年气候变化趋势及其对湿地的影响.结果表明,在未来2种情景下,2015-2050年的年平均气温升高显著,A2情景的增温速率(0.54℃·(10a)^-1)高于B2情景(0.41℃·(10a)^-1),与东北地区增温速率(0.56℃·(10a)^-1)一致,B2情景增温速率低于东北地区增温速率;大兴安岭区域自2032年气温开始出现增暖突变现象,增温幅度显著增大.2种情景下季节平均气温的增温速率大小依次为夏季、冬季、春季和秋季,A2情景夏、冬、春、秋季分别为0.59、0.56、0.56、0.52℃·(10a)^-1,B2情景分别为0.48、0.47、0.42、0.37℃·(10a)^-1;各季突变增温时间点和增温趋势显著时段存在差异.2种情景下2015-2050年的年降水量有微弱的减少趋势,M-K检测基本无显著变化;季节降水总体而言,大兴安岭区域未来36a降水量仍以夏季为主,占全年降水量的60%左右;春季和秋季次之,各占全年降水量的18%~19%.未来大兴安岭区域气候呈现暖干化趋势,其中21世纪20、40年代大兴安岭湿地受到气候暖干化的胁迫相应较强,未来气候暖干化趋势是大兴安岭湿地生态系统萎缩和退化的主要诱因之一,未来大兴安岭湿地生态系统仍将受到气候暖干化趋势的巨大威胁,面临萎缩和严重退化趋势.
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  1981-2010年黑河流域中下游对流层大气比湿变化

  许宝荣, 邹松兵, 杜得彦, 熊吉吉, 陆志翔, 阮宏威, 肖洪浪

  冰川冻土. 2016, 38(1): 57-68. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0007

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  利用黑河流域4个探空站不同等压面的大气温度及露点差序列,分析1981-2010年区域对流层大气比湿垂直廓线的气候特征、年均比湿和季节平均比湿的年际及年代际变化,以及季节对年均比湿年代际变化趋势的贡献.研究表明,水汽主要集中在对流层中低层,比湿极大值均出现在夏季,其平均比湿仅为全国平均比湿的0.4~0.77,200hPa等压面比湿与全国平均比湿接近,季节变化微弱.除夏季700hPa等压面比湿上升外,年均比湿与季节比湿呈下降趋势,且沿廓线向上年均比湿与季节平均比湿的相对下降速率逐渐增大.典型等压面700hPa、500hPa和200hPa年均比湿和季节平均比湿先增大后减小,以1980年代中期和2002年为界经历了"干-湿-干"过程,30年来比湿极大值出现在2002年,其变化幅度随高度的增加而减弱.冬季平均比湿距平变化最为平稳,夏季比湿波动最大.区域1990年代比湿整体增加,但2000年代则相反,且比湿减小幅度是1980年代比湿增幅的10倍,1990年代的5倍.1980年代年均比湿增大主要通过秋季来贡献;1990年代的年均比湿增大通过夏秋季贡献;2000年代比湿大幅下降仍以夏季贡献最大,秋季贡献统计上最明显.
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  艾比湖流域1957-2013年潜在蒸散、气温、降水变化特征分析

  热孜宛古丽·麦麦提依明, 杨建军, 刘巍

  冰川冻土. 2016, 38(1): 69-76. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0008

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  使用1957-2013年艾比湖流域6个气象站点的平均大气压、平均气温、最高气温、最低气温、平均相对湿度、平均风速、日照百分率以及降水量资料,通过Penman-Monteith方程计算出各个站的月和年潜在蒸散量.利用线性倾向估计、累积距平法和Mann-Kendall法分析了该流域近57年的潜在蒸散量、气温及降水量变化特征.结果表明:近57年来艾比湖流域年潜在蒸散量以-25.05mm·(10a)^-1的速度呈下降趋势.近7年的平均潜在蒸散量与过去50年相比较偏少77.36mm.年平均气温以0.33℃·(10a)^-1的速度上升.近7年的平均气温比过去50年的平均气温增加了1℃.年降水量以7.97mm·(10a)^-1的速度增多.近7年的平均降水量与过去50年的平均降水量相比增多32.45mm.
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  区域气候模式在中国西北地区气温和降水长时间序列模拟的误差分析

  马奕, 白磊, 李倩, 殷刚, 赵 鑫, 李兰海

  冰川冻土. 2016, 38(1): 77-88. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0009

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  气温和降水微小的变化都可能引起中国西北地区脆弱生态环境空间格局剧烈变化.由于西北地区气象站点分布稀疏,站点观测结果难于完全代表西北地区复杂地貌的气象要素空间分布格局.区域气候模式模拟可以弥补现有观测资料的不足,但模式模拟存在的误差,往往制约着西北区域气候变化评估工作.本文在CN05格点数据和站点数据基础上,从空间格局、极值模拟等方面对高分辨率WRF模式数据气温和降水模拟精度进行评估,假定偏差恒定基础上,使用分类回归树模型建立偏差预测模型.结果表明:CN05数据和WRF模式多年年平均气温和多年平均年降水数据空间格局基本一致,但WRF模式结果空间格局更加细致.WRF模式结果在山区和湖泊地区降水偏高估,气温和降水距平在新疆地区相对于其他地区变化较为一致;95%分位数的降水在甘肃和新疆地区模拟结果好于宁夏、青海和陕西;5%和95%分位数气温,WRF模式大部分站点表现为暖偏差,而CN05数据表现为冷偏差;不同的地貌单元区域气温和降水的偏差时间序列存在一定的相关性.在西北五省区气温和降水的分类树模型中,由于高程和地形复杂度对偏差预测模型影响较大,无法在整个西北地区建立统一的误差预测模型.
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  青藏高原春季土壤湿度与中国东部夏季降水之间的关系

  李登宣, 王澄海

  冰川冻土. 2016, 38(1): 89-99. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0010

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  应用SVD方法分析了青藏高原地区春季土壤湿度异常和中国东部地区夏季降水之间的关系.结果表明,青藏高原不同地区、不同深度的土壤湿度与中国东部夏季降水的相关特征不同.青藏高原东北部和西北部0~10cm深度(表层)土壤湿度与中国华北、东北地区的夏季降水为正相关,而与华南地区为负相关;青藏高原中部及南部0~10cm表层土壤湿度与华北地区夏季的降水有较强负相关;青藏高原北部及东部10~200cm深度(深层)土壤湿度与华北、东北地区的夏季降水为负相关,而与华南地区夏季降水为正相关;青藏高原中东部10~200cm深层土壤湿度与长江中下游和华南大部分地区夏季降水呈负相关关系.即青藏高原不同地区、不同深度层春季土壤湿度的变化,对中国东部地区的夏季降水具有显著影响.
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  东帕米尔高原喀拉库勒湖的成因及其年代

  伍云飞, 赵井东, 郑辉军

  冰川冻土. 2016, 38(1): 100-106. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0011

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  喀拉库勒湖位于东帕米尔高原的康西瓦河流域.研究区的地质构造资料显示,断层活动形成的慕士塔格-公格尔山之间的断层谷是喀拉库勒湖形成的基础.对本区的地貌考察得知,源自慕士塔格峰东坡和公格尔山西坡的古冰流曾数次占据整个河源区,形成规模较大的山麓冰川.现存的喀拉库勒湖为一冰碛堰塞湖,其形成时间与最后一次古冰流填充河源区,阻塞慕士塔格峰西北侧自西南向东北汇入康西瓦河的阔克萨依克河水流的时间相一致.应用OSL测年技术对采自喀拉库勒湖外围冰碛丘陵中的砂质透镜体进行定年,获其年代范围为(26.8±1.3)~(41.7±4.4)ka.结合本区已有的ESR年代学资料(37.8±3.6)~(48.2±4.6)ka、邻近区域的古气候记录以及我国西部第四纪冰川演化序列综合分析可以得出,喀拉库勒湖主要形成于末次冰期中冰阶,时间上可对应于MIS3中期.
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  利用WRF3D-Var同化多普勒雷达反演风场试验研究

  杨丽丽, 王莹, 杨毅

  冰川冻土. 2016, 38(1): 107-114. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0012

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  为了将C波段雷达风场资料更好地应用于数值预报模式中,利用两步变分法反演多普勒雷达风场资料,并处理成标准的常规探空资料,以WRF模式及其三维变分同化系统为平台,针对2013年6月19日发生在天水的一次强暴雨过程进行同化雷达反演风的试验研究.试验结果表明:同化雷达反演风场后,对降水预报的改进能维持12h,尤其同化雷达反演风场后3~9h效果非常显著;0~3h作用不是很明显;9~12h预报具有一定的正作用.另外,循环同化比同化一次效果好,但并不是同化次数越多越好.因此,同化C波段雷达反演风场后,对降水预报具有一定的正作用.
寒区科学与技术
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  季节冻土区高速铁路路基保温措施效果研究

  吕菲

  冰川冻土. 2016, 38(1): 115-120. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0013

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  为减小季节性冻土区路基冻胀对高速铁路无砟轨道平顺度的影响,采用路基保温措施进行室内模型试验,对不同厚度保温板覆盖下路基AB组填料在多个冻融循环过程中的温度及变形规律进行了试验与分析.室内模型试验结果显示,XPS保温板具有良好的保温隔热作用,厚度越大,保温效果越好,保温措施有效控制了哈齐线路基AB组填料的冻胀变形,同时也降低了其残余变形.根据室内试验结果,采用20cm厚保温板的保温措施在哈齐线路基试验段进行现场试验.试验结果表明,该保温措施有效控制了左右线轨道板下方区域的冻胀变形,保证了轨面平顺度.
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  高纬度寒区浅埋隧道的温度场及防寒抗冻探讨

  周小涵, 曾艳华, 杨宗贤, 杨昌贤, 方伟

  冰川冻土. 2016, 38(1): 121-128. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0014

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  专门针对东北高纬度寒区浅埋隧道冻害机理的研究较少,对东北寒区隧道进行了现场温度实测,讨论了东北高纬度寒区浅埋隧道的冻害形成机理和防寒抗冻措施.现场温度实测表明,传统的保温措施无法保证隧道不发生冻害,合理的防排水措施是高维度寒区浅埋隧道的主要防寒抗冻方法.建议在高维度寒区浅埋隧道全长设置中心深埋水沟、排水盲沟和保温侧沟,在冻结深度很大和月平均气温极低的寒区隧道排水设计中建议尝试使用顶进中心深埋水沟的施工方法,以降低工程造价及提高施工安全.中心深埋水沟直径应在80cm以上,以保证维护的便利.根据洞口地形选择合理的出水口形式,且做好保温防冻措施.
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  导线覆冰自动观测实验与覆冰过程分析

  陈百炼, 胡欣欣, 陈林, 郑利兵, 王春雷

  冰川冻土. 2016, 38(1): 129-139. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0015

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  在贵州重冰区3个气象站和海拔2500m的梅花山野外观测点开展了3a冬季的导线覆冰自动观测实验,利用观测实验获取的大量连续覆冰过程数据,对导线覆冰重量及其气象条件逐小时演变特征进行了深入分析.结果表明:一次完整的连续导线覆冰过程包括覆冰开始、增长、维持、减弱、消融到结束五个不同的阶段,持续时间较长的覆冰过程中间可能出现间断,而覆冰增长、维持、减弱几个阶段可能重复交替出现.覆冰过程开始一般以气温下降到0℃以下且相对湿度90%以上为标志,当出现浓雾或降水时覆冰出现增长,当既无降水也无雾时覆冰进入维持阶段;整个覆冰过程中温度均低于0℃且维持很高的湿度,中途若温度上升且无雾和降水则覆冰有明显减弱,当气温稳定上升到0℃以上同时湿度下降时覆冰过程结束.覆冰过程的开始和增长一般持续时间较长,而覆冰的消融和结束则十分迅速.在气象站观测到的覆冰以雨雾混合冻结为主,降水对覆冰过程的开始和增长有重要作用,而在梅花山野外观测到的多为雾凇覆冰,降水对覆冰的作用不如地势较低地区显著.
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  深部高承压水地层裂隙岩体冻结温度场实测研究

  李栋伟, 周艳, 靳鹏伟, 李阳, 张瀚

  冰川冻土. 2016, 38(1): 140-144. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0016

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  通过深部高承压水地层冻结法凿井现场实测,获得矿井裂隙岩体各个层位测温孔的温度和盐水去回路干管温度变化规律.结果表明:测温孔实测温度在冻结初期呈线性下降规律;当温度继续降低到岩石的结冰温度以后,降温速率逐步增加;当冻结帷幕达到设计温度时,实测温度变化趋于平缓;外圈管外侧测温孔降温速率最慢,两圈管之间位置的测温孔降温速率最快;位于不同位置不同层位的测温孔降温速率不一致,其中位于92m深度的卵石层(C1^#测温孔)降温速率为0.54℃·d^-1,位于209m深度的砂质泥岩(C3^#测温孔)降温速率为0.9℃·d^-1;根据实测温度可以预测地层形成冻结帷幕的交圈时间、厚度、平均温度等冻结设计参数.深部裂隙岩体冻结温度实测资料对指导冻结帷幕设计与施工具有重要实践意义.
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  基于AMSR2被动微波积雪参量高精度反演方法研究

  沙依然·外力, 毛炜峄

  冰川冻土. 2016, 38(1): 145-158. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0017

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  以新疆为研究区域建立了被动微波遥感积雪深度高精度反演模型,采用高空间和时间分辨率AMSR2被动微波遥感数据(2012年11月-2015年3月逐日数据),结合研究区域海拔高度、坡度、坡向、沙漠,荒漠和地表粗糙度等地形、地貌特征,考虑冰川、水体、林地等地表覆盖类型和不同季节的新雪、干雪和湿雪等积雪属性的微波辐射特征,以决策树阈值法为基础,通过采集样本分类建立起多种雪深判识阈值,在此基础上建立AMSR2高精度积雪深度反演综合模型,分类分析不稳定积雪和冰川信息,从而实现雪深在60cm以内的积雪深度AMSR2反演的主要原理、思路及方法,并对模型的反演结果跟台站实测或者野外观测积雪值以时间和空间角度进行检验.结果表明:该综合模型能够定量判识研究区域复杂地形地貌条件下的1~60cm积雪厚度,检验的复相关系数为0.74~0.88,均方根误差为2.92~6.14cm,平均绝对偏差指数为3~4cm,雪深误差<5cm的精度为91%~94%,雪深误差<2.5cm的精度为81%~87%.
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  西藏高原MODIS每日积雪产品去云算法过程对比验证研究

  拉巴卓玛, 邱玉宝, 次旦巴桑, 郑照军, 拉巴, 陈涛, 张欢, 除多

  冰川冻土. 2016, 38(1): 159-169. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0018

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  基于MODIS积雪产品的多种去云方法过程在西藏高原开展对比验证,并以漏测误差L(%)、多测误差M(%)、总体精度O(%)、积雪分类精度S(%)及kappa系数(K_hat)作为验证精度评价指标;主要研究方法有上下午星结合去云法(方法Ⅰ)、连续三天结合去云法(方法Ⅱ)以及基于数字高程模型的Snowl去云法(方法Ⅲ).并采用高分辨率Landsat遥感数据对所得结果开展验证对比工作,为了使验证结果更具有代表性,选取了西藏高原典型的5个区域用于其验证范围.结果表明:方法Ⅰ和方法Ⅱ有较好的去云效果,适合于在西藏高原开展利用;方法Ⅲ在西藏高原没有起到特殊的去云作用,该方法的前提假设是在西藏高原需要考虑山地和高原作分析;通过三种方法去云之后在5个区域效果总体上表现为漏测误差和多测误差都有减少,总体精度和积雪分类精度分别在60%~98%及60%~95%之间,kappa系数在0.10~0.56间,一致性精度表现一般.
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  Shuttleworth-Wallace双源蒸散发模型阻力参数的确定

  高冠龙, 张小由, 鱼腾飞, 赵虹, 邱燕, 李玉春

  冰川冻土. 2016, 38(1): 170-177. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0019

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  蒸散发是水循环和能量平衡过程中的重要组成部分.然而,蒸散发的连续测定需要耗费大量的时间,而通过数学模拟可以很好地解决这一问题.在目前已有的众多蒸散发模型中,Shuttleworth-Wallace双源模型考虑了来自冠层和土壤之间的能量交换,适用于计算随季节变化的复杂的植被类型,近年来得到广泛应用.针对近年来在蒸散发模拟过程中得到广泛应用的Shuttleworth-Wallace双源模型,详细介绍了其模型结构及阻力参数,并对各阻力参数的计算方法进行了归纳总结,从模型结构、参数数量以及参数获取难易程度等方面进行了对比分析.结果表明:(1)对于冠层气孔阻力,基于短波辐射、饱和水汽压差和叶面积指数的计算公式更适用于计算连续的较长时间段内的冠层气孔阻力;(2)对于土壤表面阻力,应重点考虑实际土壤含水量和饱和土壤含水量的测定深度;(3)对于冠层边界层阻力,在应用时可依据是否需要考虑自然对流和人工对流而选择对应的计算公式;(4)对于空气动力学阻力,传统的计算方法中参数较易获取,因而适用性高.
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  冻结黏土三轴试验微观变形机理的离散元分析

  尹楠, 李双洋, 裴万胜, 张明义, 董云

  冰川冻土. 2016, 38(1): 178-185. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0020

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  基于三维颗粒离散单元法,赋予颗粒相应的细观参数,并采用黏结发生在接触颗粒间有限范围内的模型来考虑冻土颗粒中冰的胶结作用,建立了冻结黏土三维离散元数值模型.在相同围压、不同温度和相同温度、不同围压下对冻结黏土的室内三轴试验进行数值模拟,对比了数值试验与室内测试的应力-应变曲线,两者吻合较好.数值模拟结果表明:围压增大会使得接触黏结逐渐失效,在剪切带中胶结冰的破坏区域将增大,而温度的降低则会产生相反结果,这些微观变化都将对冻结黏土的宏观力学变形产生较大影响,同时,细观参数对温度的依赖性也很明显.冻结黏土三轴试验微观变形离散元模拟思路及方法可为今后运用离散单元法研究冻土力学行为提供一定的参考.
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  冻融交替对砒砂岩与沙复配土壤团粒结构的影响

  张海欧, 韩霁昌, 张扬, 王欢元

  冰川冻土. 2016, 38(1): 186-191. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0021

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  为研究冻融交替对砒砂岩与沙复配土壤团粒结构的影响,采用室内模拟冻融实验方法,研究了不同冻融周期和黏粒含量对复配土壤团粒结构的影响.结果表明:冻融周期、黏粒含量及二者的交互作用对复配土壤各级团粒结构组成均具有显著或极显著的影响.复配土壤黏粒含量越高,团粒结构的稳定性越高;在冻融作用下,随着复配土壤中沙比例的增大,大团粒结构含量总体呈降低趋势,降低速率先减小后增大,且砒砂岩与沙比例为1:1时大团粒结构降低的速率最小.结果说明冻融交替作用降低了土壤团粒结构的稳定性,将较大颗粒团粒结构崩解破碎成小粒级颗粒,更易于砒砂岩和沙复配成土.
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  寒区水泥固化土力学性能影响因素分析

  周海龙, 申向东, 薛慧君, 樊浩伦

  冰川冻土. 2016, 38(1): 192-199. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0022

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  为了在北方寒区推广和应用水泥固化土建造保暖性房屋和设施农业,采用内蒙古黄河灌区周边典型的粉质土,利用普通硅酸盐水泥固化土体,配制水泥固化土,采用静力机械压实法和人工分层击实法分别制作了Φ50mm×H50mm和Φ39.1mm×H80mm两种不同规格的试件,并进行了无侧限抗压强度室内试验,研究了不同水泥掺入比、不同养护龄期、不同规格及成型方法对水泥固化土无侧限抗压强度的影响,得出了不同试验条件下水泥固化土的强度变化规律.试验结果表明:强度均随水泥掺入比及龄期的增大而增大,三者之间较好地满足空间平面模型,偏回归分析表明,水泥掺入比较龄期对强度的影响贡献更大,两种规格试件的强度之间较好地满足对数关系;不同规格及成型方法的试件对水泥固化土强度的影响规律不同,Φ39.1mm×H80mm试件存在一个临界水泥掺入比与临界养护龄期,当超过这个值时,其强度增长率减小.
寒旱区水文与水资源
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  洮河流域土地利用/覆被变化的水文过程响应

  王莺, 张雷, 王劲松

  冰川冻土. 2016, 38(1): 200-210. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0023

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  土地利用/覆被变化是导致流域水资源发生变化的重要原因.以中国西北地区的洮河流域为研究区,构建适宜于洮河流域的分布式水文模型(SWAT),在综合考虑流域1985-2000年间土地利用/覆被变化特征的基础上建立多种土地利用/覆被情景,并对不同情景下的水文过程进行模拟,得到以下结论:(1)经校准后的SWAT模型,其验证期的相关系数R²、相对误差R_e和效率系数E_ns分别为0.83、-8%和0.68,说明SWAT模型在洮河流域径流量模拟中具有较高的适用性.(2)草地、林地和耕地是洮河流域的主要土地利用类型.林地的壤中流、土壤湿度和产水量最大,耕地的地表径流和蒸散量最大.与1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下地表径流增加了1.72%,地下径流和产水量降低了0.8%和0.4%;耕地扩张和城镇建设用地情景下流域地表径流明显增加,生态恢复情景下流域地表径流和产水量均有所降低.(3)从月径流量来看,林草地可以减小最大与最小流量的变幅,而耕地的作用正好相反.与1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下汛期地表径流增加1.67%,地下径流减少0.83%,产水量减少0.36%;非汛期地表径流增加1.86%,地下径流减少0.63%,产水量减少0.46%.说明林草地减少对非汛期的影响更大.
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  使用积雪遥感面积数据改善山区春季融雪径流模拟精度

  闫玉娜, 车涛, 李弘毅, 秦越

  冰川冻土. 2016, 38(1): 211-221. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0024

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  随着寒区水文模拟研究的深入,春季融雪径流模拟误差大这一问题越来越明显.针对此问题,以八宝河流域为研究区,利用积雪衰减曲线将MODIS积雪面积比例产品转化为雪水当量,并用其更新分布式水文模型GBHM(Geomorphology-Based Hydrological Model)中模拟的雪水当量,达到提高春季融雪径流模拟精度的目的.利用GBHM模型对八宝河流域2005-2007年进行了模型预热,参数率定,同时选择2008年进行模型检验.结果表明:GBHM模型在八宝河流域有较好的径流模拟精度,年均纳什效率系数(NSE)达到0.64.但模型对春季融雪过程的模拟效果较差,通过引入积雪遥感数据,这一问题得到很大改善.加入积雪遥感数据后,2008年3-6月径流模拟精度NSE和相对偏差Bias分别由-1.0、-0.45改进为0.58、0.06,单点雪水当量模拟精度获得提高,流域水量平衡也更加合理.
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  气候变化和人类活动对中亚地区水文环境的影响评估

  姚俊强, 杨青, 毛炜峄, 许兴斌, 刘志辉

  冰川冻土. 2016, 38(1): 222-230. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0025

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  中亚地区是我国天气的上游区,生态环境异常脆弱,必须要保证该地区生态环境和资源安全,水资源安全首当其冲.研究和评估气候变化和人类活动对中亚地区水文环境的影响,具有重要的战略意义.近百年来中亚地区气候有暖湿化趋势,气温增温持续时间较长且增温幅度较大,近50a增暖更加明显(0.47℃·(10a)^-1),其中冬季增温最快,预估未来会延续变暖的态势;同时20世纪80年代之后降水量持续波动上升.气候变化对该地区水资源的时空分布及湖泊变迁造成了重大影响,人类活动加剧了水资源短缺,近50a来锡尔河和阿姆河入咸海径流量均呈减少的趋势,20世纪70年代之后拦水蓄水水库等水利工程的建设,加上灌溉用水的增加,导致两河入咸海水量骤减;而1987年之后两河入咸海水量回升,主要是气温回暖、降水增多,加速了常年积雪和冰川融化,使得进入河道的径流量增加.同时,湖泊水位下降,面积收缩,水质恶化.中亚水资源问题主要是跨国水资源分配和水环境恶化问题,要做好水资源评估和用水规划工作,建立覆盖全区域的水资源环境监测网络.中亚国家需要共同参与制定一套完整的、综合考虑人口、社会经济、生态环境等因素的水资源管理政治立法决策体系,构建中亚各国人水和谐、互利共存的水资源新秩序,以水资源可持续利用来支持经济与社会的可持续发展.
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  疏勒河灌区2000-2014年植被生态适宜需水动态研究

  叶红梅, 陈少辉, 盛丰

  冰川冻土. 2016, 38(1): 231-240. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0026

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  以疏勒河灌区为研究对象,利用2000-2014年MOD13Q1遥感数据,采用植被生长旺季的增强型植被指数(EVI)建立植被生态分区标准,获得人工种植植被区、中覆盖率天然植被区、低覆盖率天然植被区、荒漠稀疏植被区和荒漠区的面积数据,采用阿维里扬诺夫潜水蒸发模型估算了各类生态分区的植被生态需水量,分析了各类植被生态适宜需水量的时空变化规律.结果表明,研究区总植被生态需水量年均增幅达2.64%,其中,人工种植地植被生态需水量年均增幅达3.65%,呈现稳定增长的趋势;天然植被生态需水量年均减少幅度为1.58%,呈现逐步减少的趋势.最后,根据疏勒河干流昌马堡水文站同时期的年均径流量数据,分析了影响植被生态适宜需水动态变化的因素,揭示了植被生态适宜需水量对径流量变化和灌区工程建设的响应关系,为灌区水资源配置提供了科学依据.
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  青海省格尔木山前平原区地下水动态特征分析

  汪生斌, 肖勇, 王万平, 祁泽学, 张婷婷, 赵文强

  冰川冻土. 2016, 38(1): 241-247. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0027

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  在格尔木山前平原区水文地质条件基础上,结合多年地下水位监测资料,对格尔木河冲洪积平原区的多年水位动态特征及其影响因素进行了分析研究,总结出该地区的地下水动态类型.格尔木山前平原区3个不同区域由于赋存条件及开发利用条件的不同,地下水动态类型分异显著.研究区地下水整体流向与地形起伏相一致,自南向北径流,区域上流场形态变化不大.冲洪积扇中上部地下水多年动态处于平衡状态,近年来由于开采力度加大,地下水位呈急速下降趋势,地下水动态类型为水文-径流型;冲洪积扇下部地下水位以区域性下降为主,地下水动态类型主要为蒸发型;冲洪积扇西翼水源地附近由于地下水调蓄能力较强,地下水位总体呈稳定并局部有上升趋势,地下水动态类型为水文-人类活动型.
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  水文模型在估算冰川径流研究中的应用现状

  尹振良, 冯起, 刘时银, 邹松兵

  冰川冻土. 2016, 38(1): 248-258. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0028

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  冰川径流估算是气候变化风险评估和水资源可持续管理的重要内容.冰川径流估算方法主要包括:直接观测法、冰川物质平衡法、水量平衡方程法、水化学示踪法和水文模型法.本文首先对五种方法的应用情况进行简要总结,进而重点阐述水文模型法在估算冰川径流研究中的应用现状.水文模型法是冰川径流估算研究中使用最频繁的方法,使用方式主要包括耦合冰川模块和开发新的冰川水文模型.冰川水文模型中的消融算法主要包括温度指数模型(度日因子法)、修正的温度指数模型、能量平衡模型.受当前观测条件限制,修正的温度指数模型兼顾能量平衡模型和温度指数模型的优势而成为冰川水文模型中最流行的方法.随着学科的发展进步,能量平衡模型与水文模型的耦合将会成为未来的研究重点,发展大尺度分布式冰川水文模型是冰川水文学的未来发展方向之一.
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  河西内陆河地区径流模型概述

  高黎明, 张耀南, 冯起

  冰川冻土. 2016, 38(1): 259-269. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0029

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  径流模拟是河西内陆河地区水文研究中最基本、最重要的一个环节,也是研究其它水文问题的基础.目前广泛应用在河西地区的径流模拟模型大致分为系统理论模型、概念模型和分布式模型三类.但是这些模型各自有哪些特点,应用中应注意哪些问题,却缺少宏观的认识.总结了这三类模型在河西内流河区应用的代表性研究成果,并结合当前所应用模型存在的问题,探讨了研究区未来水文模型可能的发展方向.
生态经济与可持续发展
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  基于土地集约利用水平的城市热岛效应影响因子分析

  哈尚辰, 阿里木江·卡斯木

  冰川冻土. 2016, 38(1): 270-278. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0030

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  利用乌鲁木齐市1990年8月6日、2001年7月11日和2013年7月4日三期热红外遥感数据,定量反演亮度温度,利用均值-标准差法对温度进行分级后评价城市热岛效应时间变化特征:1990、2001、2013年3个时段,乌鲁木齐市最大热岛强度分别为11.48℃,12.06℃和14.01℃;加权平均热岛强度分别为1.033℃,1.603℃,1.236℃;城市热岛比例指数分别为0.1054,0.3945和0.4328;乌鲁木齐市城市热岛效应在平均水平上呈现先增强、后减弱的趋势,最大热岛强度、热岛比例指数均增加,城市已初步形成区域内的"热岛",城市高温区温度将继续上升且面积存在扩展趋势.利用PSR模型构建指标体系对城市土地集约利用水平进行评价,在同时段内乌鲁木齐市城市土地集约利用水平和协调性均在提高.从评价结果出发,通过相关分析,得出基于土地集约利用的城市热岛效应影响因子包括:人口密度、建成区绿地覆盖率、地均国民生产总值、人均建设用地面积、人均道路铺装面积、地均固定资产投资,这些因子涵盖了经济、社会、环境三个方面.
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  阿克苏市城市化发展与建设用地结构变化之间的关联性研究

  布买日也木·买买提, 丁建丽, 孜比布拉·司马义

  冰川冻土. 2016, 38(1): 279-290. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0031

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  通过2000-2013年的统计数据,采用相关统计方法分析了阿克苏市城市化与建设用地结构变化的特点和变化趋势,在此基础上,使用灰色关联法分析其相互关联性.研究表明:人口、社会、经济、环境城市化指标平均权重值依次为0.1327、0.0309、0.0794和0.0260,表明人口因素对城市化发展影响最大,经济和社会因素次之,环境因素最小.研究区主要的建设用地类型为居住用地和工业用地,研究初期和末期在建设用地总面积中所占比重依次为36.96%~45.29%和14.17%~10.38%,始终占最大优势,年均变化速率较大的为仓储用地、特殊用地和对外交通用地,变化速率依次为-19.06%、6.27%和5.36%,而其余6种用地类型年均变化速率相对较小;阿克苏市城市化指标与建设用地指标之间有较强的相互关联性,多年平均关联系数均>0.65,说明城市化发展与城市建设用地结构变化是相互的、双向的、复杂的动态过程,并说明本文采用的17种城市化指标是影响阿克苏市建设用地结构变化的主要动力因素.针对以上特点,指出阿克苏市城市化过程中存在的一些问题,并提出调整人口结构、控制人口规模、加大对公共服务设施的投入、保护城市环境和有效利用土地资源等一些建议措施.