冰川冻土

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丁永建, 刘时银, 刘凤景, 杨大庆, 张廷军, 赵林, 沈永平, 阳坤, 张世强

冰川冻土. 2012, 34(5): 1009-1022. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0124

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我国杰出的寒区水文学家叶柏生研究员不幸因公殉职. 选取了叶柏生研究员若干代表性研究成果, 包括与他人的合作研究成果, 重点从冰川水文、冻土水文和区域水文变化三方面总结了其对寒区水文学发展所做的创新与贡献. 文章列出了每项研究成果的核心内容, 并给予了简要评述. 所选成果中, 冰川水文方面研究涉及冰川对河川径流的调节作用、冰川径流对气候变化的响应机理等; 冻土水文研究着重介绍了多年冻土变化对流域径流过程及其变化影响方面的系统性成果; 区域水文变化研究方面, 选取了降水观测误差修正、气候变化对区域径流的影响等方面的创新成果. 这些研究成果极大地提高了我国在世界寒区水文学研究的地位, 对认识寒区水文过程及气候变化对水资源的影响具有重要科学意义.

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基于多源数据的西藏地区积雪变化趋势分析

巴桑, 杨秀海, 拉珍, 郑照军, 旷达, 拉巴

冰川冻土. 2012, 34(5): 1023-1030. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0125

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利用1980—2009年气象台站的观测数据、北半球NOAA周积雪产品和2001—2010年500 m分辨率的EOS/MODIS积雪产品等多源资料, 从不同角度对近30 a来西藏区域积雪变化趋势进行了分析. 结果表明: 不同资料分析均显示, 近30 a来西藏地区积雪不断减少, 尤其以近些年较为明显. 近30 a积雪日数、最大积雪深度总体上呈现下降趋势, 尤其是进入21世纪以来, 下降趋势非常明显. 从秋冬春季节的积雪变化趋势来看, 冬、春两季的积雪在减少, 而秋季在增多, 这些变化趋势都与各季节的气温和降水密切相关. NOAA资料显示, 近30 a来西藏地区的积雪覆盖面积正在逐步减少; 季节变化略有不同, 春、秋两季略呈上升趋势, 冬、夏两季在减少, 且夏季减少趋势较明显. MODIS资料分析表明, 近10 a来西藏地区的积雪总体呈下降趋势, 尤其是2007年下半年开始下降明显. 秋季的积雪在增加, 冬、春、夏三季的积雪趋于减少, 且春季的下降趋势最明显, 其次为冬季, 夏季的减少幅度最小. 不同海拔的积雪都有减少趋势, 最明显的是海拔4 000~5 000 m的积雪, 其次是海拔5 000~6 000 m段. 按地理区域分析, 近10 a来西藏东、西、中3个区域的积雪都呈减少趋势, 其中西部的下降趋势最明显, 其次为中部, 东部相对较稳定.

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祁连山东段冷龙岭地区宁缠河3号冰川变化研究

刘宇硕, 秦翔, 张通, 张明杰, 杜文涛

冰川冻土. 2012, 34(5): 1031-1036. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0126

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2009年7月对祁连山东段冷龙岭地区宁缠河3号冰川进行了野外考察, 对冰川周围布设测量控制网, 并利用GPS-RTK技术测量了冰川表面高程与面积、末端等信息, 同时使用加拿大EKKO型探地雷达测量了冰川厚度. 结合1972年航测1973年调绘出版的地形图以及1995年与2009年两景TM影像等资料, 分析研究了宁缠河3号冰川自1972年以来的变化. 结果表明: 宁缠河3号冰川近37 a以来萎缩严重, 冰川末端退缩约6%, 面积减小13.1%, 冰川体积减少35.3%; 冰川主要以减薄的形式在萎缩, 冰川平均厚度由1972年的36.8 m, 减为2009年的27.4 m. 周边站点气象资料表明, 该区域近几十年来出现不同程度的升温, 是导致冰川快速萎缩的主要原因.

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近50 a来新疆区域与天山典型流域极端洪水变化特征及其对气候变化的响应

毛炜峄, 樊静, 沈永平, 杨青, 高前兆, 王国亚, 王顺德, 吴素芬

冰川冻土. 2012, 34(5): 1037-1046. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0127

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以年极端洪水超标率来反映区域极端洪水, 分析了新疆区域极端洪水变化; 以年最大洪峰记录分析了天山山区主要河流极端洪水变化规律, 并用14站资料分析了天山山区气候变化特征, 讨论了天山主要河流极端洪水变化对区域气候变化的响应. 结果表明: 受气候变暖影响, 1957-2006年全疆极端洪水呈区域性加重趋势, 尤其南疆区域极端洪水明显加剧, 北疆区域也有加重趋势, 但相对较缓. 全疆及北疆、南疆在20世纪90年代中期以来都处于洪水高发阶段. 近50 a来, 在新疆区域洪水呈加重趋势的变化背景下, 发源于天山南坡的托什干河和库玛拉克河年最大洪峰流量呈显著增加趋势, 发源于天山北坡的玛纳斯河与乌鲁木齐河年最大洪峰流量虽有增加, 但是变化趋势较缓. 以年最大洪峰流量发生转折年为界, 天山典型流域托什干河、库玛拉克河、玛纳斯河和乌鲁木齐河在20世纪90年代(或80年代)以来与前期相比, 呈现出相似的变化特征: 年最大洪峰流量明显增大, 年际间变化更加剧烈, 洪水年更频繁. 以年最大洪峰流量发生转折年份为界, 玛纳斯河、托什干河和乌鲁木齐河后期的年最大洪峰集中日期较前期推迟2~9 d, 库玛拉克河却提前5 d. 玛纳斯河、乌鲁木齐河和库玛拉克河后期的集中度较前期增加0.8%~8.3%, 托什干河减小1.1%. 1961-2010年, 新疆天山山区气温明显上升, 升温率为0.34 ℃·(10a)^-1, 1997年以后明显增暖; 天山山区降水显著增加, 增加速率15.6 mm·(10a)^-1, 同时极端降水强度增大、频数增多. 近50 a来天山主要河流极端洪水变化与区域增温以及天山山区极端降水事件增多等有密切关系.

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西北干旱区和黄土高原大气边界层特征对比及其对气候干湿变化的响应

李岩瑛, 张强, 胡兴才, 王荣基

冰川冻土. 2012, 34(5): 1047-1058. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0128

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利用西北干旱区民勤、黄土高原平凉和榆中3站2006-2009年1、 4、 7月和10月逐日08:00时和20:00时探空资料、降水和日最高气温, 计算和对比分析了最大混合层厚度(ML)、逆温层特征和垂直温湿场及其对干湿气候变化形成的影响. 结果表明: 最大混合层厚度与最高地气温差关系较为密切, 呈显著正相关, 干旱区民勤较密切其相关系数达0.92. 最大混合层厚度4月最深厚, 干旱区民勤高达2 871 m, 明显高于黄土区两站200~400 m左右, 平凉最为浅薄, 1月不足1 000 m; 但日降水量≥5 mm的降水发生时榆中较深厚, 高于其他两站300~400 m. 强降水发生前后干旱区湿度变化大, 发生时高低空湿度迅速增大, 而黄土高原变化湿度小, 榆中中低层增湿较明显. 干旱区近地层较干, 但有降水时中高层增湿较黄土高原显著. 干湿气候变化与最大混合层厚度、逆温层的频数和强度、近地面层的干湿程度关系密切, 混合层越深厚, 逆温层多而强, 近地层越干, 干旱加剧.

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珠穆朗玛峰东绒布冰川厚度测量与地形特征分析

张通, 效存德, 秦翔, 侯典炯, 丁明虎

冰川冻土. 2012, 34(5): 1059-1066. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0129

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冰川地形特征的研究是构建冰川流动模型的基础. 根据探地雷达获取的冰川厚度数据(2009年)和1∶5万地形图(1974年), 得到沿珠穆朗玛峰东绒布冰川主流线的冰厚度分布以及5条冰川槽谷的形态特征. 结果表明: 沿东绒布冰川主流线的平均表面坡度约为0.08, 平均厚度约为190 m, 最大厚度约为320 m (海拔6 300 m); 在1974-2009年间沿冰川主流线冰厚度平均减薄约30 m; 东绒布冰川表碛覆盖区与白冰区尚未分离, 目前很可能是一条停滞冰川, 冰川末端位于海拔5 540 m附近(下游方向); 东绒布冰川槽谷形态接近于V型, 而不是U型(b指数变化范围约为0.7~1.3).

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近50 a塔里木河流域生长季大风日数变化特征及对特色林果业的影响

王秋香, 胡义成, 周昊楠

冰川冻土. 2012, 34(5): 1067-1075. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0130

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大风是塔里木河流域特色林果业的主要气象灾害. 在对塔里木河流域44个气象站大风资料进行质量控制基础上, 统计分析了1960-2011年作物生长季节(3-10月)月大风日数. 结果表明: 近50 a来塔里木河流域生长季节内各月大风日数的长期变化具有显著的递减趋势, 递减速度为0.8~2.6 d·(10a)^-1, 趋势系数为-0.37~-0.8, 通过了95％的秩检验; 但二次和三次系数为正, 反映出生长季节大风日数近期呈现回升的趋势. 周期分析发现, 生长季节大风日数存在11~15 a左右的中期振荡, 5~8 a的短周期振荡, 以及5 a以下的小扰动. 虽然从更高的20 a频域尺度看, 20世纪80年代中期之后是大风的少发时期, 但从15~16 a周期上看, 生长季节大风日数亦开始有回升的趋势. 尤其是在春末及夏秋(4-9月)塔里木河流域特色林果业的关键生长时期, 大风日数占整个生长期(3-10月)的89%. 虽然, 近10 a平均每年大风日数只有20世纪60年代的一半, 但每年平均也有7 d之多, 并没有脱离大风的威胁, 而且近期大风日数还有回升的趋势. 因此, 春末及夏秋(4-9月)是塔里木河流域特色林果业的重点防风时期. 从空间分布上看, 南疆东部平均每年大风日数1~2 d, 是塔里木河流域生长季节防风重点地区.

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基于CI指数的甘肃省黄土高原地区气象干旱的变化趋势分析

张调风, 张勃, 刘秀丽, 李小亚, 赵一飞, 靳生理

冰川冻土. 2012, 34(5): 1076-1083. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0131

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基于甘肃省黄土高原区33个气象站1962-2010年气象资料, 利用综合气象干旱指数(CI)对其近50 a的干旱频率和平均持续时间的空间分布、干旱强度趋势变化和极端干旱事件频次进行了分析, 此基础上应用基于分型理论的R/S方法对干旱强度未来变化趋势进行了预测. 结果表明: 甘肃省黄土高原区干旱发生频率和多年平均持续天数在兰州-靖远一带和庆阳北部属于高值区, 而岷县、渭源一带属于低值区; 106° E以西"临洮-通渭-天水"一带和庆阳东南部是干旱变幅最大的地方. 20世纪90年代以来, 干旱强度增大的较快, 四季均呈现出干旱强度变大的趋势, 其中春、秋季干旱强度加剧的趋势明显, 夏季近10 a都处于非常严重的干旱状态, 但未通过0.01的显著性检验; 20世纪60年代至今, 极端干旱事件发生频次快速增多. 四季干旱强度Hurst指数H 均大于0.5, 同时分维数D 均小于1.5, 因此, 未来一段时间干旱强度仍然保持与过去相一致的变化趋势. 研究结果可为相关部门制定相应抗旱对策提供科学依据.

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祁连山区风吹雪对积雪质能过程的影响

李弘毅, 王建, 郝晓华

冰川冻土. 2012, 34(5): 1084-1090. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0132

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风吹雪是山区积雪水文过程的重要组成部分. 采用祁连山区冰沟流域2008年积雪期观测数据, 通过对风吹雪实地观测分析、风吹雪的发生概率、风吹雪迁移以及风吹雪升华等分析, 从野外观测、计算模拟两个方面对祁连山区风吹雪质能过程进行了详细探讨. 结果表明: 位于流域海拔较高处(海拔4 146 m)的研究区垭口站, 风吹雪现象较为显著, 因之造成的积雪重新分布极为严重. 垭口站风吹雪频发于冬季及初春融雪未发生时, 积雪在风速作用下迁移量较大; 而进入融雪期之后, 因气温上升、雪面融化以及再冻结, 风吹雪发生概率急剧减小. 风吹雪在积雪升华中占有较大比重, 2008年积雪期, 垭口站风吹雪升华估算值约占积雪升华(包括雪面升华)的41.5%.

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祁连山老虎沟流域春季积雪属性的分布及变化特征

杨俊华, 秦翔, 吴锦奎, 杜文涛, 孙维君, 张明杰, 张雪艳, 陈记祖

冰川冻土. 2012, 34(5): 1091-1098. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0133

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利用祁连山老虎沟流域布设的花杆观测了该区春季积雪的属性(深度、表面反射率、密度及含水量、粒径), 并结合自动气象站上的积雪深度和反照率数据, 对研究区春季积雪属性的分布及变化特征进行了观测和分析. 结果表明: 流域内积雪分布很不均一, 在阴坡雪深大, 阳坡雪深小; 在不同海拔上, 雪深随海拔有增高的趋势; 不同类型、不同表面粗糙度、不同密度、不同含水率的积雪反射率不同, 不同地物的反射率也不同; 积雪剖面中逆温层结的形成与表面温度、雪深有密切关系, 在一天内新降雪的密度及含水率随时间的变化具有较好的一致性.

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基于CoupModel的青藏高原多年冻土区土壤水热过程模拟

张伟, 王根绪, 周剑, 刘光生, 王一博

冰川冻土. 2012, 34(5): 1099-1109. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0134

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近年来, 青藏高原多年冻土区生态环境呈现出逐年恶化趋势, 从而对多年冻土活动层水热过程造成显著影响. 此外, 如何构建更加有效、针对寒区的陆面过程模式成为寒区研究的重点、热点之一. 作为一种有效的参数估计方法, Bayes参数估计算法具有准确估计陆面过程模式参数的能力. 因此, 基于2005-2008年观测数据, 利用CoupModel模型对青藏高原风火山流域土壤水热运移过程进行模拟; 同时, 利用Bayes参数估计方法估计部分水热运移参数. 结果显示: 模型对土壤温度(ST)的模拟效果较好, NSE系数均在0.90以上; 也能够较好模拟浅层(0~40 cm)土壤水分, NSE值均达到0.80以上, 而对40 cm以下土壤水分的模拟结果较差. 模型也能够较准确模拟活动层土壤的冻结-融化过程. 模型对温度水分极值和40 cm深度以下水分的模拟存在一些偏差. 值得一提的是, 基于重要性采样MCMC方案的Bayes参数估计算法能够有效估计水热运移参数, 模型模拟结果得到极大的改进. Bayes算法能够广泛解决陆面过程模式参数估计问题.

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青藏高原北麓河地区典型热融湖塘周边多年冻土特征研究

罗京, 牛富俊, 林战举, 鲁嘉濠

冰川冻土. 2012, 34(5): 1110-1117. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0135

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青藏高原多年冻土区广泛分布着热融湖塘, 热融湖塘的形成会对周边的多年冻土产生显著的影响. 选取北麓河地区一典型热融湖, 运用探地雷达技术对该湖塘周边的多年冻土进行了探测.结果表明: 湖岸坍塌剧烈区一侧的多年冻土上限深度大于湖岸轻微坍塌区和湖岸稳定区, 并且在湖水的热作用下, 湖岸多年冻土的上限深度随离湖岸距离的减小而增大; 湖岸坍塌剧烈区上限附近的地下冰含量也明显高于湖岸轻微坍塌区和湖岸稳定区. 同时, 通过对湖岸测温孔的地温观测数据的分析可以看出, 湖岸地温正在逐年升高且升高的速率快于天然状态, 湖岸地温随离湖岸距离的减小逐渐增大.

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MODIS逐日积雪产品去云算法研究

黄晓东, 郝晓华, 王玮, 冯琦胜, 梁天刚

冰川冻土. 2012, 34(5): 1118-1126. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0136

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由于积雪和云的反射特性, 使用光学遥感监测积雪受到天气的严重干扰, 对研究区云量的分析表明, 无论是MOD10A1还是MYD10A1, 云都是影响该产品对研究区积雪进行实时监测的最大影响因素. 综合不同去云方法, 利用MODIS逐日积雪产品和被动微波数据AMSR-E雪水当量产品, 生成了MODIS逐日无云积雪图像, 并利用研究区85个地面气象观测台站提供的雪深数据对合成的单日无云积雪产品进行验证. 结果表明: 当积雪深度>3 cm时, 新产品的积雪分类精度达到91.7%, 该产品对实时监测青藏高原积雪动态变化具有重要的使用价值.

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阿尔卑斯山地区第四纪冰川最新研究

周尚哲

冰川冻土. 2012, 34(5): 1127-1133. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0137

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阿尔卑斯山是冰川学和第四纪冰川学的诞生地. 第四纪冰川学在全球发展, 最初以Penck在阿尔卑斯山建立的模式为脚本. 此后, 阿尔卑斯山一直是欧洲第四纪山地冰川变化研究的核心地区. 笔者以为, 该区研究对中国第四纪冰川研究仍然具有参照意义, 故有必要简要但较为系统地介绍一下其研究概况与最新进展. 百年以来, 欧洲学者根据新发现的冰水砾石层, 将Penck的4次冰期模式发展为7次冰期. 即在贡兹(Günz)冰期之前增加了巴伯尔(Biber)冰期和多瑙(Donau)冰期, 在贡兹冰期和民德(Mindel)冰期之间增加了哈斯兰(Haslach)冰期, 并对其年代学进行了不少探索. 认为多瑙冰期可能在上新世和更新世之间, 但迄今, 这些较老的冰期年代仍存在很大不确定性. 里斯(Riss)冰期、武木(Würm)冰期已获得较多的宇宙核素暴露年代. 特别是欧洲学者对许多谷地中保留的多道冰川堆积进行年代学研究, 获得大量的宇宙核素暴露年代数据, 揭示末次冰期最盛期以来, 冰川在总体退缩的大趋势下, 发生规模依次减小的冰进事件, 和北欧冰后期历次气候变化的其他记录相呼应.

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天山乌鲁木齐河源1号冰川退缩地植物群落演替规律及机理研究

刘光琇, 李师翁, 伍修锟, 张昺林, 张宝贵, 龙昊知, 台喜生, 李忠勤

冰川冻土. 2012, 34(5): 1134-1141. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0138

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以空间代时间的方法, 研究了天山乌鲁木齐河源1号冰川退缩地植物群落的演替. 结果表明, 1号冰川退缩地现代冰期冰碛物上共出现被子植物15科50种, 以菊科、禾本科、石竹科和莎草科为主. 植物群落演替可明显分为4个阶段, 并且表现出菊科→石竹科→禾本科→莎草科的基本演替规律. 在时间序列上, 物种数、物种丰富度、物种个体数、多样性指数和群落盖度等重要值都与演替时间呈显著正相关. 该区域内植物种的分布主要受风力种子传播驱动, 种子小而多、易于通过风力传播、且株型低矮抗逆性强的植物种类优先出现, 而土壤发育程度则是植物群落演替的直接决定因素.

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青藏高原多年冻土区高寒草甸植物种群物候学定量研究

陈生云, 刘文杰, 孙志忠, 赵林, 刘永智

冰川冻土. 2012, 34(5): 1142-1148. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0139

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采用青藏高原腹地北麓河多年冻土区高寒草甸14种代表性植物种群2009年和2010年两个生长季的物候观测资料, 进行植物种群物候学特征的定量分析, 划分物候类型并指出影响不同物候期的环境因子主次. 结果表明: 营养期和结实期的物候指数都较大, 分别为32.70和24.39, 其他物候期则相对较小; 整个生长期持续天数较短, 为155 d左右. 14种植物可划分为3种类型和6大类群. 在营养期和整个生长期, 与物候变化最为密切的环境因子为降水量, 其次为日照时数, 温度居第三; 而影响其他物候期的因子均以日照时数为主, 降水量和温度依次居后.

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疏勒河上游多年冻土区植物生长季主要温室气体排放观测

刘文杰, 陈生云, 赵倩, 李秀萍, 任贾文, 秦大河

冰川冻土. 2012, 34(5): 1149-1156. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0140

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选取青藏高原东北部疏勒河上游多年冻土区的高寒草甸样地为研究对象, 对2011年植物生长季(6-10月)主要温室气体(CO₂、 CH₄CH₄和CO₂)的排放进行了观测. 结果显示: 疏勒河上游多年冻土区高寒草甸地表CO₂、 CH₄和N₂O排放速率范围分别为7.58~418.60 mg·m^-2·h^-1, -0.20~0.14 mg·m^-2·h^-1和-27.22~39.98 μg·m^-2·h^-1. 0~10 cm土壤温度、含水量和盐分与CO₂和CH₄排放速率显著相关, 但与N₂O排放速率无显著相关. 日均排放速率显示, CO₂和N₂O在整个观测期均表现为排放; CH₄在植物返青期和生长旺盛期表现为排放, 在枯黄期伴随表层土壤发生日冻融循环时为吸收. 从9月30日12:00-10月6日14:40, 表层0~10 cm土壤经历了3次日冻融循环, CO₂和N₂O日均排放速率分别由冻融前的60.73 mg·m^-2·h^-1和9.91 μg·m^-2·h^-1提高到122.33 mg·m^-2·h^-1和11.70 μg·m^-2·h^-1. 土壤温度、含水量和盐分是影响CO₂和CH₄排放的重要因子, 表层土壤冻融交替作用可提高地表CO₂和N₂O的排放速率.

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青南退化高寒草甸植被土壤固碳潜力

李英年, 徐世晓, 赵亮, 张法伟

冰川冻土. 2012, 34(5): 1157-1164. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0141

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青南与青北高寒草甸植被、土壤、气候类型相似, 地植被、土壤碳密度可比性强. 研究表明, 青南高寒草甸植被退化严重, 植被和土壤碳密度随退化程度的加剧而降低, 轻度、中度、重度和极度退化植被碳密度分别为921.281、 809.998、 237.974 gC·m^-2和75.972 gC·m^-2, 0~40 cm土壤碳密度分别为16.760、 16.145、 14.360 gC·m^-2和12.945 kgC·m^-2. 在青北未退化草甸植被和0~40 cm层次土壤碳密度分别为1 149.327 gC·m^-2和20.305 kgC·m^-2. 相对青北高寒草甸植被类型而言, 青南高寒草甸轻度、中度、重度、极度退化的植被固碳密度分别增加228.046、 339.329、 911.354 gC·m^-2和1073.355 gC·m^-2, 而对应0~40 cm层次土壤固碳密度可分别增加3.545、 4.160、 5.946 gC·m^-2和7.359 kgC·m^-2. 以青南当地未退化草地而言, 轻度、中度、重度和极度退化的高寒草甸0~20 cm层次土壤固碳密度可达1.694、 2.087、 3.537 kgC·m^-2和4.282 kgC·m^-2, 表现出较大的固碳潜力.

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青藏直流线路冻土地基监测研究

俞祁浩, 温智, 丁燕生, 王国尚, 李国玉, 张建明

冰川冻土. 2012, 34(5): 1165-1172. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0142

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青藏交直流联网工程是继青藏公路、青藏铁路等之后, 在青藏高原多年冻土区建设的另一种新结构的冻土工程. 系统地分析了青藏直流线冻土工程与其它工程的差异, 并就该工程冻土基础温度、水分、应力和应变监测系统的建立和观测要素, 以及初步观测结果等问题进行了讨论. 通过对2011年全年观测数据分析发现, 整个监测系统可以准确、及时反映输电线路冻土基础的不同性状和特征, 可以反映影响塔基稳定性的主要因素及其变化趋势. 初步观测结果表明, 在不同时段, 监测塔式基础底部总体处于冻结状态、塔基基本稳定, 但个别监测塔基地温增温幅度、上限融化深度较大, 沉降变形呈现增加趋势. 鉴于工程完工和荷载作用的时效性, 塔基稳定性应处于动态变化过程之中. 为正确评价塔基稳定性, 需要对塔基回填土的冻融、水热变化和塔基变形等重要过程进行长期监测研究.

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冻融循环对砼护坡界面抗剪强度影响试验研究

汪恩良, 李金玲

冰川冻土. 2012, 34(5): 1173-1178. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0143

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以混凝土铰接块+土工布+黏土护坡结构室内模型为研究对象, 分别讨论不同含水量及冻融循环次数下接触面间抗剪强度指标的变化规律. 分别测定常温下护坡结构含水量在15.7%~28%之间的黏聚力(C)和内摩擦角(φ)值, 含水量为18%以及饱和状态下经过10次冻融循环的C值和φ值, 采用多元回归法进行分析. 结果表明: 含水量对护坡结构的抗剪强度指标弱化十分明显, 斜面摩擦试验中黏聚力和内摩擦角均随含水量增加而降低; 含水量与内摩擦角呈线性相关关系, 与黏聚力呈乘幂关系. 冻融循环过程水分迁移导致砼护坡界面水分增大, 界面抗剪强度指标弱化. 随冻融循环次数的增加砼铰接块护坡界面的抗剪强度减小, 对于非饱和黏性土, 在5次冻融循环时减小幅度较大, 但10次冻融循环时减小幅度较小并基本趋于稳定; 而对于饱和黏性土, 其抗剪强度指标随冻融循环次数的增加减小幅度并不明显.

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多圈管分期冻结施工法温度场现场实测与分析

宗翔

冰川冻土. 2012, 34(5): 1179-1183. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0144

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在深厚表土中进行冻结法施工常产生由于冻胀应力造成的冻结管断裂, 为减小深井冻结壁在形成过程中产生的内部冻胀应力, 采取外圈辅助冻结孔滞后于主圈孔冻结的施工方案, 能有效地防止冻结管断裂. 应用有限元方法对淮南某煤矿主井冻结井筒分期冻结过程进行了瞬态温度场数值模拟, 和现场实测十分接近. 分期冻结方案能减少冻结壁内部水分聚集, 以达到减少冻胀应力的目的, 并形成相对比较均匀的温度场. 相同冻结条件下采用分期冻结方案, 冻结壁有效厚度增大约15%. 数值模拟的系统分析可为深井冻结壁的设计与施工提供科学依据.

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地面多基线数字摄影测量在冰川测量中的应用 ——以博格达峰黑沟8号冰川为例

张盈松, 刘时银, 上官冬辉

冰川冻土. 2012, 34(5): 1184-1189. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0145

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冰川的监测一直是冰川学研究的重要内容, 2008年对天山东段博格达峰南坡的黑沟8号冰川末端进行了地面多基线数字摄影测量, 获取了该冰川末端的影像, 以及与之相配套的控制信息. 在Lensphoto多基线数字摄影测量系统中, 测得了冰川末端的0.11 km² DEM数据. 采用同期测量的GPS数据检验得知, 摄影测量所得DEM数据在高程上的平均误差为1.92 m, 标准偏差为3.47 m. 地面旋转多基线数字摄影测量是一种非常有效的冰川测量手段, 可以在典型冰川测量和冰川重要部位(例如冰川末端、冰崖等)的测量中发挥作用.

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青藏铁路沱沱河取土场草本植物固土力学强度与化学元素含量特征

胡夏嵩, 陈桂琛, 周国英, 徐文华, 李国荣, 朱海丽, 李天才, 余芹芹, 乔娜

冰川冻土. 2012, 34(5): 1190-1199. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0146

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以青藏铁路沱沱河取土场草本植物种植区为例, 在野外和室内分别对生长期为5 a的6种草本做了原位拉拔试验、室内拉伸试验和剪切试验, 分别得到了试验区梭罗草、碱茅、冷地早熟禾、赖草、垂穗披碱草、星星草等6种草本根系抗拔力为187.34~57.89 N、抗拉力为4.44~2.99 N, 抗剪力为4.33~3.85 N. 同时, 对取土场试验区6种草本地上茎叶、地下根系15种化学元素进行了分析. 结果表明, 地上茎叶和地下根系主要含有Al、 Ca、 Mg、 K、 Fe、 Sr、 Zn、 Mn等8种元素, 其中Al、 Ca、 Mg、 K等4种元素较其余元素含量显著; 此外, 6种草本其根系所含Ca、 Fe、 Zn、 Sr、 Ni、 Cu等6种元素含量均显著大于相应草本种的茎叶部分. 试验区6种草本抗拔力由大至小依次为梭罗草、赖草、冷地早熟禾、垂穗披碱草、碱茅、星星草, 6种草本其根系所含的其中前8种主要化学元素依次为Al、 Ca、 Mg、 K、 Fe 、 Zn、 Mn、 Sr等元素, 这说明了取土场试验区6种草本根系固土力学强度与根系所含化学元素具有一定的关系.

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线性工程建设对地下水流场的影响分析

张杨, 李胜涛, 金晓琳, 邱耿彪, 李健, 王辉

冰川冻土. 2012, 34(5): 1200-1205. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0147

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出于降低高速公路坡度的目的, 团结桥连接线高速公路路基开挖在Ⅱ级阶地前缘处排水盲沟最大开挖段基本将原来连续的天然含水层切穿, 导致地下水排泄基准面下降, 使得地下水流场发生改变, 部分民井出现水位下降或干涸现象. 得出路基开挖排水是导致工程区附近地下水含水层结构及流场改变、水位下降或局部疏干的主要原因.

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冰内及冰下水系演化的示踪试验及其应用研究

刘巧, 刘时银

冰川冻土. 2012, 34(5): 1206-1219. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0148

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简要回顾和介绍了示踪试验方法在冰内及冰下水系演化研究中的应用, 并以ADM模型为例, 对示踪剂扩散模型进行了敏感性试验分析, 分析了不同参数组合条件对示踪剂浓度变化过程的影响. 在海螺沟冰川消融区下游冰舌段开展了示踪试验, 通过对一个固定入水口消融期整个过程的重复投放试验, 获取了每次独立示踪试验示踪剂的浓度变化过程, 并用ADM扩散模型反演了示踪剂传播速度、水力扩散系数以及平均排水通道面积等相关指标, 揭示了海螺沟冰川此冰舌段冰下排水系统的季节变化过程.

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气候变化对玛纳斯河的径流量影响预测模拟分析

王晓杰, 刘海隆, 包安明

冰川冻土. 2012, 34(5): 1220-1228. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0149

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山区积雪和冰川融水径流是内陆干旱区的重要水资源, 研究全球变暖情景下温度对融雪径流的影响具有重要意义. 以典型的内陆河玛纳斯流域上游为例, 利用基于度-日因子算法的SRM(Snowmelt Runoff Model)融雪径流模型, 根据当前变化趋势和年内分配模拟出20种假定来模拟未来气候情景(气温上升1 ℃、 2 ℃、 3 ℃、 4 ℃和降水变化率为0、 ±10%、 ±20%的随机组合情况)下的河道径流量, 从而计算出径流量的变化率, 分析了温度和降水变化对径流量的影响. 结果表明: 对于以雪冰融水为主要补给的玛纳斯河, 随着温度和降水的增加, 径流量也会增加, 并会使融雪径流提前. 假定降水量不发生大的变化, 温度增高1 ℃, 径流量增大13%~16%; 在气温一定时, 降雨量增加10%, 径流量增加2%左右, 说明气温和降水都对干旱区内陆河山区径流形成具有重要影响. 该研究对制定气候变化情景下的水资源适应对策具有重要指导意义.

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乌鲁木齐河山前区河道地质与洪水渗漏损失分析

徐敬东, 龚建新, 文军

冰川冻土. 2012, 34(5): 1229-1235. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0150

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乌鲁木齐河由南向北纵贯乌鲁木齐市区, 洪水成因主要为冰雪消融与降水形成的混合型洪水, 对城市危害较大. 为预防和减轻洪水对城市造成灾害, 依据水文站大量实测洪水、气象资料, 并以河流地质资料为基础, 对洪水过程的渗漏损失量进行了估算, 对河流出山口以后山前区河流洪水演变、洪水波的运动规律进行了分析. 乌鲁木齐河洪峰衰减量随洪水量级增大而增加, 但洪峰相对衰减量却随洪水量级增大而减少. 这种洪峰衰减损失与河流山前带地质结构及洪水到达乌拉泊站前所经山前冲洪积扇的砂卵砾石层分布有关. 连续发生数日洪水时, 由于出山口以后下垫面中含水量的增加, 相对衰减量会变逐渐减少. 相关关系分析表明, 利用乘幂关系可对河流出山口乌拉泊站的洪峰流量进行预报. 基于该关系对下游洪水过程的预报, 可以为下游水利工程、城市防洪管理等提供决策依据.

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西北地区某干旱河流设计情景下的年径流量预测分析

董雯, 崔保山

冰川冻土. 2012, 34(5): 1236-1240. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0151

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人类活动和气候变化对流域水文水资源的影响及由此所带来的社会、经济和生态效应, 使得新疆精河流域出现了严重的水资源短缺和生态危机. 为此, 实施跨流域调水是解决艾比湖流域生态环境保护的必要措施, 精河上游支流是跨流域引入外水的唯一捷径河流. 根据前期研究计算的年径流量系列, 在经过论证的流域现状水平(C_v=0.12, C_s/C_v=2.00)的基础上, 采用水文频率分析方法, 设计并预测了流域规划的近期和远期目标情景下的年径流量情势. 结果显示: 为了使保证率p=75%, 近期目标要求流域的输水量为8.62×10⁸ m³, 远期目标为14.39×10⁸ m³. 跨流域调水可以满足流域多方面的实际用水需求.

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黑河下游额济纳三角洲河道渗漏对地下水补给研究综述

席海洋, 冯起, 司建华, 常宗强, 苏永红

冰川冻土. 2012, 34(5): 1241-1247. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0152

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干旱区河道渗漏是河道径流转化为地下水的一种主要方式. 河道渗漏系数是确定河流与地下水之间转化量的重要参数, 也是建立地下水模型的关键. 从河道渗漏运动的研究方法、河道渗漏时空动态变化、河道渗漏特征规律与机理以及河道渗漏模拟研究等方面入手, 综述了国内外有关河道渗漏研究方面的进展情况以及发展趋势. 同时对黑河下游额济纳三角洲地区的河道渗漏研究现状及存在的问题进行了阐述, 分析当前研究的不足. 针对黑河流域下游额济纳三角洲水系与河道特点, 提出如下建议: 从河道渗漏的时空动态变化分析入手, 开展典型渗漏观测试验、进行河水位、流量、河床含水量、地下水位的连续观测和同位素示踪试验, 测定河道渗漏与地下水运动参数; 建立河道渗漏模拟模型, 模拟和预测不同情景下河道渗漏过程. 为该地区的河道渗漏补给地下水的定量化研究提供新的思路, 为制定科学合理的水资源利用规划和维护绿洲稳定及可持续发展提供科学依据.

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水资源管理决策支持系统研究进展与展望

盖迎春, 李新

冰川冻土. 2012, 34(5): 1248-1256. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0153

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从框架、技术等方面介绍了水资源管理决策支持系统发展状态, 总结了水资源管理决策支持系统的3个发展阶段: 模型模拟阶段、模型模拟+DSS(DSS: Decision Support System)阶段、情景分析+集成建模环境+DSS工具阶段, 阐述了这3个发展阶段各自的特点, 剖析了制约水资源管理决策支持系统的发展因素, 讨论了建立一个成功的水资源管理决策支持系统应具备的条件和采用的方式. 最后, 提出了集成综合观测系统、集成建模环境和联机协商环境的水资源管理决策支持系统框架.

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基于生态足迹和主体功能分区的县域灾后重建政策研究 ——以2011年东乡“3.2”特大滑坡灾害为例

邓晓红, 钟方雷, 刘玉卿, 宋晓谕

冰川冻土. 2012, 34(5): 1257-1264. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0154

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评价自然灾害前, 区域的生态足迹可了解当地自然生态系统的开发和利用状态, 结合主体功能分区的方法可为灾后重建提供更契合实际的政策建议. 基于合理灾后重建的理念, 从可持续发展的角度分析了2011年甘肃东乡"3.2"滑坡灾害发生前(2010年)县域生态足迹和生态承载力情况, 并根据海拔和坡度对区域进行功能分区. 结果表明: 草地人均生态足迹为0.94 hm², 生态承载供给为0.022 hm², 赤字0.92 hm², 草地土地类型存在严重的生态赤字, 直接导致整个县域人均生态赤字0.97 hm². 这表明东乡县人民的消费需求超过了自然系统的再生能力, 人类的生产、生活强度超过了生态系统的承载力, 区域生态系统处于人类的过度开发利用和压力之下. 由于进出口贸易不大, 因此, 东乡县主要是通过消耗自然资本存量来弥补生态承载力的不足. 考虑到东乡县的实际情况, 通过主体功能分区把该区域分为农业发展区、生态恢复区以及二、三产业发展区. 其中, 农业发展区面积为838.24 km²; 生态恢复区面积为701.98 km², 包括退耕还林的面积264.84 km²; 二、三产业发展区面积105.57 km². 最后根据生态足迹和功能分区的计算结果, 结合实际情况提出了未来可持续发展的政策建议.

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基于DPSIR-TOPSIS模型的湖南省土地生态安全评价

徐美, 朱翔, 李静芝

冰川冻土. 2012, 34(5): 1265-1272. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2012.0155

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基于DPSIR模型, 从驱动力、压力、状态、影响、响应五方面构建湖南省土地生态安全评价指标体系, 运用基于熵权的改进的TOPSIS法对2001-2010年湖南省的土地生态安全状况进行评价. 结果表明: 人均GDP、 GDP增长率、单位耕地面积农药施用量、单位耕地面积地膜使用量、土地利用率、耕地旱涝保收率、单位耕地粮食产量、单位建设用地, 二三产业增加值、农民人均纯收入、经济密度、环保治理投资占GDP比重等指标是影响湖南省土地生态安全的主要因素; 湖南省土地生态安全状况整体呈上升趋势, 由不安全状态提升到较不安全状态, 但距安全状态仍有较大差距; 从各子系统看, 湖南土地生态安全的驱动力、影响和响应系统的安全状况均呈逐步上升趋势, 状态系统也逐步波动上升, 但压力系统的安全状况呈逐年下降趋势.

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2012年, 第34卷, 第5期　刊出日期：2012-10-25

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