2006年, 第28卷, 第1期　刊出日期：2006-02-25

  

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冰冻圈与全球变化
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  气候变化对黄河源区水资源的影响

  郝振纯, 王加虎, 李丽, 王振华, 王玲

  冰川冻土. 2006, 28(1): 1-7. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0001

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  利用气候模型结果和大尺度分布式水文模型评估黄河源区未来的水资源.根据IPCC DDC的13个系列的GCMs成果,结合黄河源区的实测气象资料,分析了该地区气候在未来100 a内的可能变化;建立了考虑融雪和冻土影响的分布式水文模型,经验证该模型能够适用于黄河源区.计算出了相应的径流情景,分析了黄河源区水量尤其是水资源特性(径流的年内、年际分布)的可能变化;对南水北调西线工程的需水量进行了简单评估.
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  黄河、长江源区降水变化的水汽输送和环流特征

  王可丽, 程国栋, 丁永建, 沈永平, 江灏

  冰川冻土. 2006, 28(1): 8-14. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0002

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  利用黄河、长江源区气象站的降水资料和NCEP/NCAR再分析气候资料,分析了黄河、长江源区降水的年际变化,对黄河、长江源区典型多雨年与少雨年的500 hPa位势高度和风场、600 hPa流场、大气水汽含量和水汽输送进行了合成和对比分析.结果表明:黄河和长江源区的降水在近50 a的长期变化趋势都不明显,但在最近10 a黄河源区的降水有明显的减少趋势.而长江源区的降水则有明显的增加趋势;江河源区在多雨与少雨年有明显的环流差异特征,在多/少雨年,500 hPa蒙古低压减弱/加强,西风风速减弱/增强,600 hPa高原辐合线偏北/南,江河源区大气水汽含量增加/减少,西南季风的偏南水汽输送增加/减少.使得江河源区有较多/少的水汽来源,从而降水增多/减少;黄河和长江源区有相似的多雨与少雨年环流差异特征,只是差异程度不同,长江源区多雨与少雨年环流特征差异的强度不及黄河源区.
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  西北地区大气水汽的区域分布特征及其变化

  王宝鉴, 黄玉霞, 陶健红, 李栋梁, 王鹏祥

  冰川冻土. 2006, 28(1): 15-21. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0003

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  对西北地区大气水汽的区域分布及变化特征进行了分析.结果表明:受不同气候系统影响的西北地区可划分为西风带、高原区与东亚季风等3个气候影响区,水汽沿西北、西方与西南3条路径输送到西北地区;东亚季风区是西北大气可降水量和水汽通量的最丰富区,西风带区是次之,高原区最少.平均状况下,高原区的边坡、东亚季风区、天山及祁连山等西北地区降水最大和次大中心维持水汽的辐合状态.西风带区在1978年以前净水汽通量呈“亏损”状态,之后维持“盈余”;高原区净水汽通量一直为“亏损”状态;东亚季风区90年代以前净水汽通呈“盈余”状况,其后基本维持平衡,且数值远大于其它区.西风带区降水和大气水汽在变化过程中均有突变发生,时间分别为1990年和1985年,其它两区没有突变现象发生.
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  中国西部不同类型冰川区积雪及其融水径流中稳定同位素比率的时空变化及其气候效应

  何元庆, 庞洪喜, 卢爱刚, 章典, 张忠林, 宁宝英, 宋波, 赵井东, 院玲玲

  冰川冻土. 2006, 28(1): 22-28. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0004

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  为了调查和比较我国海洋型、大陆型和极大陆型冰川覆盖区大气降水、冰川、积雪和融水径流系统内稳定同位素比率的时空分布特征和冰雪相变时的现代同位素分馏过程,在2000—2003年间,按照季节和海拔高度分别对玉龙雪山、慕士塔格峰,念青唐古拉山的桑丹康桑峰以及天山乌鲁木齐河源的1号冰川积雪和冰雪融水径流进行了系统的采样研究.结果表明:在以玉龙雪山为代表的海洋型冰川区,新雪内的δ¹⁸O呈现出显著的时间与空间变化,在冬季表现为“高度效应”,即δ¹⁸O值随海拔高度升高和气温降低而降低,反映出冬季风降水的特征;而经过融化的夏季积雪受到“降水量效应”、雪中含水量、蒸发等因素的影响,稳定同位素产生分馏变化“高度效应”空间变化比较复杂,反映出夏季风降水的特征,念青唐古拉山夏季积雪也有相似的特征.在极大陆型冰川分布的慕士塔格山地区和亚大陆型冰川分布的天山乌鲁木齐河源地区,夏季新雪中δ¹⁸O则表现为“高度效应”或者“温度效应”.无论在海洋型冰川或者大陆型冰川分布区,经过融化或正在消融的残余积雪内都有明显的同位素分馏变化,δ¹⁸O值比新雪高.受蒸发作用的影响,冰雪融水在流动过程中,δ¹⁸O随海拔高度的降低、流程和流动时间的增加而增加.由于气候条件的差异,海洋型冰川区冰雪融水相变过程中的同位素分馏和化学作用都比大陆型冰川区强.
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  北美洲降水中稳定同位素的时空分布以及与ENSO的关系

  章新平, 杨大庆, 刘晶淼

  冰川冻土. 2006, 28(1): 29-36. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0005

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  分析了北美洲降水中δ¹⁸O的时空分布特征以及与温度、降水量、ENSO的关系.结果表明:无论是在陆地还是在海洋,北美降水中平均δ¹⁸O的纬向分布是非常显著的.随着纬度的升高,降水中δ¹⁸O迅速减小.整个北美大陆均存在温度效应,并随纬度的增加而加强.不同季节温度效应分布的差异仅表现在其范围和强度的变化上.降水量效应主要出现在低纬度海洋、中低纬度太平洋的东海岸和湾流的西北海岸.在内陆区,降水量效应不存在.不同季节降水量效应分布的差异也仅表现在其范围和强度的变化上.在大陆内部和高纬度地区,对应显著的温度效应,δ¹⁸O的季节差异Δδ¹⁸O具有较大的正值;在低纬度海洋,对应显著的降水量效应,Δδ¹⁸O较小或为负值;在相同的纬度,陆地上的Δδ¹⁸O明显大于海洋.代表大陆性特征的渥太华站和代表海洋性特征的中途岛站降水中δ¹⁸O与Ni o-4的SST具有显著的正相关关系,其中,尤以5月的δ¹⁸O与Ni o-4的SST的连续相关关系最显著,表明ENSO事件的强信号对该时期陆地和海洋降水中稳定同位素的变化具有重要影响.
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  近期乌鲁木齐河源1号冰川成冰带及雪层剖面特征研究

  李向应, 李忠勤, 尤晓妮, 王飞腾, 李传金, 朱宇曼

  冰川冻土. 2006, 28(1): 37-44. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0006

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  天山乌鲁木齐河源1号冰川的成冰带20世纪60年代初,自下而上划分为4个成冰带;1988年,由于气候变暖,冰川上部的冷渗浸重结晶带消失,被渗浸带所取代.对近期1号冰川的成冰带进行了划分,并通过大量雪坑资料,研究论述了目前1号冰川雪层剖面的层位特征.研究发现,由于气候变暖,剖面特征和成冰带谱有由“冷”向“暖”的转化趋势.同时还发现,1号冰川东支顶部发生了强烈的消融现象,该处已由渗浸带转化为具有强烈消融特征的局部消融区.
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  乌鲁木齐河源1号冰川积累区表面雪层演化成冰过程的观测研究

  王飞腾, 李忠勤, 尤晓妮, 李传金

  冰川冻土. 2006, 28(1): 45-53. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0007

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  根据天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区海拔4 130 m处28个月,每周1次的连续雪层剖面观测,分析研究了雪层厚度、雪层中的污化层、冰片和各种粒雪随时间的演变过程.结果表明:雪层中各种要素的演变受水热条件的影响而呈现明显的季节特征.根据温度、融水渗浸程度及雪层剖面的变化程度,我们将其分成冬季稳定期、夏季剧变期和春秋季波动期分别进行了分析.此外,还对雪层年限与年成冰量等进行了专门讨论.
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  利用MODIS和ASAR资料估算青藏高原念青唐古拉山脉地区冰雪范围及厚度

  文军, Dai Mo, Deroin Jean-Paul, 王致君, 张堂堂, Humbert Louis

  冰川冻土. 2006, 28(1): 54-61. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0008

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  利用可见光和微波卫星遥感资料分析了青藏高原念青唐古拉山脉地区冰雪范围和厚度的季节变化.结果表明:青藏高原念青唐古拉山脉地区冰雪范围的季节变化非常明显,2003年4月上旬、5月中旬、7月下旬和9月下旬的冰雪范围分别占选定研究区域的28.9%、69.9%、11.6%和14.7%.在选定的西布冰川区域,由微波遥感得到的冰雪厚度季节变化也非常明显,5月份厚度的数值最大,7月份最小.由于主动微波观测受地面高程、地形和夏季冰雪融化等因素的影响比较大,主动微波遥感在大面积估算冰雪厚度还有一定困难,有待将来作进一步的深入研究.
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  祁连山排露沟流域水分状况与径流形成

  王金叶, 王彦辉, 李新, 敬文茂, 葛双兰

  冰川冻土. 2006, 28(1): 62-69. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0009

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  对祁连山排露沟水源流域水分状况进行测定分析,结果表明:流域内水分状况与径流形成潜力具有在空间上的异质性,随坡向、海拔等地形因子而发生规律性变化;流域降水不论坡向、海拔变化均能在满足植被(乔木)生长需要后有结余,水分状况较好.流域高海拔较低海拔水分状况好,形成径流潜力大;同一海拔阴阳坡径流系数没有显著差异,但阴坡森林由于结余的水分多、径流潜力大,对河川径流形成的贡献和调节作用均大于阳坡草地.流域高海拔和阴坡森林面积越大,水分状况越好,产流能力越强;流域阴坡森林对河川径流的调节作用使其面积越大河川径流越稳定.
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  秦安地区全新世气候的周期振荡特征

  S. Feng, 夏敦胜, 汤懋苍, 陈发虎

  冰川冻土. 2006, 28(1): 70-75. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0010

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  通过对秦安大地湾8.3 m天然黄土剖面高分辨率(约为150 a)孢粉数据的研究,发现秦安地区孢粉数据与我国干旱、半干旱地区史料记载的旱涝演变有较为一致的变化,且有明显的冷干、暖湿的气候特征.奇异谱分析表明,秦安地区的旱涝变化有2 300 a、1 060 a、650 a和390 a的准振荡周期.准两千年周期与南亚季风的变化有密切的对应关系,也与太阳活动的强弱有关.
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  祁连山海北高寒湿地植物群落结构及生态特征

  李英年, 赵亮, 徐世晓, 于贵瑞, 杜明远, 王勤学, 孙晓敏, 唐艳鸿, 赵新全, 古松

  冰川冻土. 2006, 28(1): 76-84. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0011

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  海北高寒湿地系沼泽型和湖泊型湿地相并存.海北高寒湿地植物种类组成较少,从湿地中央到边缘植物优势种组成不同,群落结构变化明显.中部以帕米尔苔草为主要植物建群种的沼泽草甸,边缘地带以藏嵩草为主要建群种的沼泽化草甸,从中央到边缘地带主要有25种植物组成,隶属10科20属.高寒湿地植物有较高的地上生物量(349.373 g·m^-2)和地下生物量(仅1~40 cm层次最高可达10769.301 g·m^-2),而且地下部分远高于地上部分,地下生物量从表层到深层基本均匀下降,与矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸区的地下生物量分布截然不同.因湿地帕米尔苔草、藏嵩草、黑褐苔草、华扁穗草等为主的植物粗纤维高,牲畜利用率下降,不论地上还是地下对土壤有机物的补给均较高,多年的积累使其海北高寒湿地有深达2~3 m的泥炭层,使湿地形成一个非常重要的碳库.在气候变暖的条件下,这些未分解或半分解的土壤有机物质(或残体)将加速分解,对大气有更多的CO₂、CH₄等温室气体的排放.
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  黑河中游二白杨叶面积指数动态变化及其与耗水量的关系

  常学向, 赵文智, 赵爱芬

  冰川冻土. 2006, 28(1): 85-90. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0012

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  在黑河中游,利用直接法和热脉冲树干液流仪分别监测了二白杨生长季节的叶面积指数和耗水量动态变化,研究了二白杨叶面积指数动态变化规律及其与耗水量的关系.结果表明:在生长季节,二白杨叶面积指数的增长符合Logistic模型;在树冠结构垂直分布上,1 000~1 400 cm之间二白杨叶面积指数占全树叶面积指数的75.5%;二白杨个体间的叶面积指数与胸径平方和树高乘积呈指数函数关系.当单株叶面积指数从0.44增大到4.94时,二白杨耗水量从42.95 L·d^-1增加到140.30 L·d^-1.单株二白杨耗水量与叶面积指数之间呈现线性关系.
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  极地海冰的研究及其在气候变化中的作用

  唐述林, 秦大河, 任贾文, 康建成

  冰川冻土. 2006, 28(1): 91-100. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0013

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  极地海冰作为全球气候系统的一个重要组成部分,通过影响大洋表面的辐射平衡、物质平衡、能量平衡以及大洋温、盐流的形成和循环而影响全球气候变化.从最初研究极地海冰的强度和承载力到目前海/冰/气相互作用全球气候耦合模型的建立,使海冰变化和全球气候变化紧密结合起来.这些研究领域主要有:海冰及其表层雪的物理特性和过程、海冰区域生态特征、海冰区与气候相关的反照率和物质平衡研究以及海冰气候耦合模型等大的领域.模拟显示,21世纪因为全球变暖,南北极海冰都将减少.海冰和全球气候系统其它要素之间的相互作用问题、极地海冰的厚度季节性区域性分布问题、极地海冰边界及范围变化趋势问题、生消关键过程及其影响因素问题、冰间湖的作用以及海气相互作用等将是未来重要的研究方向.
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  度日模型在冰川与积雪研究中的应用进展

  张勇, 刘时银

  冰川冻土. 2006, 28(1): 101-107. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0014

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  度日模型是基于冰川与积雪消融和气温,尤其是冰雪表面的正积温之间的线性关系建立的.度日模型已广泛应用于北欧、阿尔卑斯山、格陵兰冰盖、青藏高原等地区的冰雪消融、冰川物质平衡及对气候敏感性响应、冰川动力模型以及冰雪融水径流模拟等的研究中.度日模型尽管是对冰雪表面消融能量平衡这一复杂过程的简化描述,但在流域尺度上,通常可以获取类似于能量平衡模型的输出结果.度日模型也有其不足之处,仍需进一步的改进与完善.
寒区工程和技术
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  青藏铁路遮阳板措施应用效果观测研究

  冯文杰, 马巍

  冰川冻土. 2006, 28(1): 108-115. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0015

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  在青藏铁路的施工建设中,许多主动保护冻土的措施已经被采用,遮阳板就是其中之一.遮阳板措施的保温效果在应用只有1 a的时间里面就表现出来,在第1个冷暖季节过后,在遮阳板保护下的路基土体温度就较普通路基低,在路基左路肩部位(阳坡)低出3~5℃;在路基的左右护道、路肩孔和中心孔冻土上限抬升在1.0~1.7 m,平均抬升1.1 m.遮阳板措施对于保护路基冻土效果较其它主动保护冻土措施更快、更明显,是多年冻土区工程建设中主动保护冻土措施的首选措施之一.
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  多年冻土地区路基纵向裂缝形成机理研究

  裴建中, 窦明健, 胡长顺, 王秉纲

  冰川冻土. 2006, 28(1): 116-121. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0016

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  多年冻土地区路基纵向裂缝呈现裂缝数量多、规模大、久治不愈的特点.在野外调查纵向裂缝变形特点和多年冻土上限变化规律分析的基础上,发现导致多年冻土地区纵向裂缝产生的原因是路基边坡坡脚下存在不稳定的融化区域,并提出机理分析模型.通过弹塑性有限元分析,研究了路基中的位移、应变变化规律,提出了纵向裂缝形成过程的3个阶段:初始变形阶段、强度破坏阶段和变形失稳阶段;相应于这3个阶段,路基及地基中呈现了三个性状不同的区域:发育区、抑制区和诱发区.为纵向裂缝防治对策的提出提供了依据.
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  甲烷水合物生成和分解的X射线断层扫描试验研究

  吴青柏, 蒲毅彬, 蒋观利, 邓友生, 邢丽丽, 冯小太

  冰川冻土. 2006, 28(1): 122-125. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0017

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  通过X-射线断层扫描系统(CT)开展甲烷水合物生成和分解试验研究,结果表明:CT可以清楚地描述甲烷水合物形成和分解过程.通过生成和分解的密度图像变化和CT数频率分布以及均方差变化,能够较好地理解甲烷水合物的生成和分解过程变化,同时CT数在生成和分解过程中的变化有助于准确地判断甲烷水合物的生成和分解的相平衡条件.
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  开放系统下硫酸钠盐对土体冻胀的影响

  邴慧, 何平, 杨成松, 施烨辉

  冰川冻土. 2006, 28(1): 126-130. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0018

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  易溶盐在土中的存在及其在冻结过程中的重新分布对土体的冻结过程有重要影响.在开放系统单向冻结条件下,对青藏铁路沿线粉质红粘土进行了冻结试验.结果表明:随着冷能的持续传递,硫酸钠盐和水分向温度较低处迁移,土体0℃曲线持续降低;但基于测定的含盐土大量冻结温度的基础上,对土体冻深的研究发现,在开放单向冻结条件下土体冻深随着水盐迁移进程的发展而减小,造成与补蒸馏水的土体相比,土体的冻胀较小.同时,利用冻深发展曲线和硫酸钠水溶液相图及溶解度曲线,对土柱中的冻胀和盐胀分别进行了计算,结果认为:土体变形主要是由冻胀引起,硫酸钠结晶膨胀只发生在未冻土段,这与试验结束后对土体冻土段和未冻土段的干密度分层测定的试验结果相一致.
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  动荷载作用下冻土温度变化及强度损失探讨

  张淑娟, 赖远明, 张明义, 喻文兵

  冰川冻土. 2006, 28(1): 131-135. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0019

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  动荷载测温试验发现,初始温度为-6℃的冻土试样,当有循环荷载作用时,随着时间的变化即使外界恒温供冷,其中的温度仍旧会出现上升趋势,并且上升值与加载频率、动应力幅、及试样的干密度、含水率等因素有关.此外,在不同的条件下冻土强度表现出了不同程度的损失.
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  排水站冰冻破坏原因分析及抗冰冻设计方案研究

  李洪升, 刘晓洲, 石军, 翟伟, 张更元

  冰川冻土. 2006, 28(1): 136-140. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2006.0020

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  在寒冷地区建筑的排水站,由于冰冻而造成的破坏影响了工程的使用性能,甚至会使其完全失去作用.针对具体的排水站工程,分析了冰冻破坏的原因,其中的排架柱为静冰压力和冻融循环联合作用引起的破坏;集水池护坡为冻融反复作用的冻融“疲劳”破坏.根据破坏原因分析与计算结果提出抗冰冻破坏的设计方案,对排架柱采用正锥体结构并设防水层,对护坡采用3种不同结构型式,分别是混凝土砌块护坡、混凝土板护坡和对原护坡的改造方案.经计算,3种方案均可以达到抗冻胀破坏的目的.