2004年, 第26卷, 第3期　刊出日期：2004-06-25

  

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冰冻圈与全球变化
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  中国第四纪冰川研究的回顾与展望

  李吉均, 舒强, 周尚哲, 赵志军, 张建明

  冰川冻土. 2004, 26(3): 235-243. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0041

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  自从20世纪30年代李四光先生提出庐山和中国东部山地的第四纪冰期理论以来,关于中国东部山地是否发生过第四纪冰川的问题困惑着国内外的地学工作者,并为此展开了旷日持久的争论.20世纪80年代,经过大量的实地考察和室内分析工作,在施雅风、崔之久和李吉均等撰写的《中国东部第四纪冰川与环境问题》一书中,对中国东部第四纪冰川得到以下基本认识:1)确认在中国东部有确切证据的古冰川遗迹仅在陕西太白山、吉林与朝鲜接壤的长白山、台湾的雪山和玉山等,而在庐山及中国东部海拔2000m以下的山地在第四纪期间从来没有发生过冰川;2)"泥砾"是"混杂堆积"的一种,某些疑似的古冰川地形完全可以用其它非冰川成因予以解释,所谓的冰川沉积多数情况下是季风气候条件下的古泥石流堆积;3)中国东部第四纪环境发生过很大变化.第四纪冰期中中国北方多年冻土南界向南扩展约10°,到达长城一线,中国东部地区年平均温度降低10～12℃.喜冷动物群如猛犸与披毛犀则向南分布得更远,到达长江口一带.海平面下降约140m,古海岸远离现代海岸达600km.由于冬季风加强,气候以干冷为主,不利于冰川发育;4)根据过去几十年的资料,中、晚更新世中国西部山地发生过3～5次冰期,但不存在统一的大冰盖.因为青藏高原非常年轻,只是在0.8MaBP之后才抬升到海拔3000 m以上, 进入冰冻圈并发育冰川. 中国在全球变化研究特别是古全球变化研究中处于得天独厚的地位, 中国学者在黄土研究、青藏高原隆升、山地冰芯等方面已取得丰硕成果.
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  基于RS与GIS的冰川变化研究——青藏高原北侧新青峰与马兰冰帽变化的再评估

  刘时银, 上官冬辉, 丁永建, 韩海东, 张勇, 王建, 谢昌卫, 丁良福, 李刚

  冰川冻土. 2004, 26(3): 244-252. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0042

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  应用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术,分析了位于青藏高原东北部,可可西里地区、昆仑山脉中段的新青峰和马兰冰帽近30a来的冰川变化.1971-2000年间新青峰冰帽总面积呈减小变化,马兰冰帽面积有所增加;结合以往研究结果,发现新青峰冰帽面积变化在1979年前后为突变点,1979年前冰帽总体面积扩大,之后面积迅速减小,期间经历了1989-1994年相对稳定的时期.进一步分析新青峰冰帽东南侧新青峰冰川和西北侧西新青峰冰川长度变化过程,发现新青峰冰帽面积变化在很大程度上取决于这两条冰川的变化.研究时段内两条冰川末端进退变化有较大差异,西新青峰冰川在1971-1976和1994年之后为退缩期,1976-1994年间为前进,而新青峰冰川则有所不同,该冰川1971年以来一直处于退缩之中,但不同时段退缩速率不同,且1994年后有加速退缩的趋势.根据马兰冰帽冰芯δ¹⁸O记录所反映的夏季气温变化,近50a来研究区在1976年之前为相对高温期,之后为相对低温期,两冰川不同的长度变化趋势可能与两冰川对气候变化具有不同的动力响应特征有关.根据两条冰川冰面地形特征分析认为,受地形条件制约,两条冰川可能具有不同的冰川表面物质平衡梯度,这也可能是两冰川具有不同的动力响应特征的影响要素之一.
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  42a来天山乌鲁木齐河源1号冰川变化及趋势预测

  焦克勤, 井哲帆, 韩添丁, 杨惠安, 叶柏生, 李忠勤

  冰川冻土. 2004, 26(3): 253-260. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0043

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  1959-2000年间天山乌鲁木齐河源1号冰川发生了显著变化,冰川物质平衡累计达-7976.0mm,冰川末端退缩171.06m,冰川面积缩小0.217km²,冰川厚度平均减薄8.86m,冰储量减小21.9×10⁶m³,冰川运动速度平均减小39.3%,冰川成冰带谱上移,冷渗浸重结晶带消失.从冰川物质平衡反映的气候变化趋势推测,1号冰川要扭亏为盈,改变已有的巨大的物质亏损(-7976.0mm),除非要连续21a出现42a来最大正平衡(+374.0mm).已有的观测研究表明,这种情况不大可能出现,1号冰川目前的退缩趋势还将持续相当一段时间,至少在未来20～30a内不会出现明显的前进.从树木年轮反映的冷暖气候变化周期性推测,目前正处小冰期以来第三个温暖期.若这次温暖期重现62～67a周期的情况,则温暖气候还将持续20～30a左右.可见1号冰川至少还将持续退缩20～30a.
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  基于遥感和GIS的西藏朋曲流域冰川变化研究

  晋锐, 车涛, 李新, 吴立宗

  冰川冻土. 2004, 26(3): 261-266. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0044

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  以西藏朋曲流域为例,利用1970年代中国冰川编目数据、2000/2001年ASTER遥感影像及数字高程模型,得到研究区两期冰川分布图,在GIS支持下统计分析冰川变化趋势.结果表明:近30a流域内冰川数量减少10%,面积退缩9%,冰储量减少8.4%;通过对不同规模的冰川分析,再次证实小冰川对气候变化更为敏感.
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  南极半岛近百年气温的年代际振荡

  卞林根, 王金星, 林学椿, 陆龙骅

  冰川冻土. 2004, 26(3): 267-274. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0045

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  利用南极半岛及邻近地区(30°～70°W,50°S以南)气象观测资料较好的12个站,建立了该地区近百年的气温距平序列.结果表明:1)近百年南极半岛气温有3个跃变点,分别在1919-1923年1947-1953年和1976-1982年之间,两个跃变点之间的稳定气候阶段的平均长度约30a左右;2)各阶段平均气温成阶梯式的上升,近百年年气温增加了0.730℃,但增温幅度各季不同:冬季最大,夏季最小;3)南极半岛年冰密集度指数倾向率为-0.2053·(10a)^-1,而且夏半年(12～翌年5月)比冬半年(6～11月)大;4)南极半岛温度与它的冰密集度指数呈反相关,夏季、秋季和年的相关系数都超过了5%信度.
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  西藏纳木错及邻区全新世气候与环境变化的地质记录

  吴中海, 赵希涛, 吴珍汉, 武晓春, 周春景, 严富华, 朱大岗

  冰川冻土. 2004, 26(3): 275-283. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0046

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  综合分析了全新世期间内的多种与气候和环境变化密切相关的地质记录,结果表明该区全新世期间的气候变化可划分为3个阶段:1)约11.8～8.4kaBP期间,处于微温期和升温期,气候相对温和稍湿.2)8.4～4.0kaBP期间,为全新世气候最适宜时期或大暖期.该期间的平均气温可能比现今高约5℃,降水量比今多100～200mm.3)4.0kaBP以来,气候整体较为干冷.纳木错湖面发生持续下降,其最大下降幅度可达11.4m.冰川进退和湖面波动表明,该期间内的气候波动过程分别与新冰期和小冰期相对应,其中又各包含了3次明显的冷期,其中新冰期期间的最低年平均气温可达-6℃左右.约1970年以来,区域气候向暖湿方向转化,造成念青唐古拉山西布冰川后退约120～200m,纳木错湖面上涨了约2m.
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  慕士塔格冰川海拔7000m处冰芯钻孔温度

  李真, 姚檀栋, 田立德, 徐柏青, 邬光剑, 朱国才

  冰川冻土. 2004, 26(3): 284-288. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0047

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  慕士塔格冰川海拔7010m处的冰芯钻孔温度的观测结果表明,该处冰温变化曲线在夏末依然呈暖季型,其冰层的整体温度(-26.17～-25.63℃)和最低温度(-26.17℃)是目前中低纬度山地冰川中最低的,而底部冰床温度(-25.73℃)则是目前所有实测冰床温度资料中最低的.在积累区,海拔6250～7010m之间冰层温度的高度效应显著.10m深处的温度,冰层的最低温度和底部冰床温度随海拔而垂直变化的梯度分别为-0.83℃·100m^-1,-0.68℃·100m^-1,-0.79℃·100m^-1,与气温正常的垂直变化梯度大致相当.
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  近2000a来古里雅冰芯记录及19～20世纪的气候变暖

  杨梅学, 姚檀栋

  冰川冻土. 2004, 26(3): 289-293. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0048

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  利用古里雅冰芯近2000a来的温度代用资料,用奇异谱分析方法对气候变化的趋势及人类活动造成的影响进行了分析,指出近2000a来气候一直在变暖,这是气候的自然变暖过程.同时分析结果显示,工业革命以来,人类活动对气候的增暖十分明显.正是因为气候的自然变暖和人类活动影响的叠加,才使得20世纪成为过去2000a来最温暖的100a.
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  玉龙雪山冰川变化对ENSO事件的响应

  张忠林, 何元庆, 庞洪喜

  冰川冻土. 2004, 26(3): 294-297. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0049

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  应用独立性检验方法就ENSO事件对我国云南丽江地区降水、温度和冰川变化影响进行了相关分析.结果表明丽江降水与ENSO事件有密切关系,MEI值为负时下一年降水量增加,MEI正值与下一年降水量减少相对应.丽江气温与ENSO事件关系显著,MEI值为负时下一年气温降低,MEI正值与下一年气温增加对应.利用夏季降水量和气温设计了冰川积累量指数并与MEI进行对比分析,发现当年MEI值与下一年的冰川积累指数存在一定相关关系,并影响未来的冰川的变化,MEI为正时冰川将会退缩,MEI值为负时冰川将会前进.
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  柴达木盆地自然伽玛曲线记录的古气候变化对太阳辐射响应关系的对比研究

  袁林旺, 刘泽纯, 陈晔

  冰川冻土. 2004, 26(3): 298-304. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0050

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  采用柴达木盆地达参1井自然伽玛(GR)曲线,建立了2 85MaBP以来的轨道调谐时标.对GR曲线、深海记录和黄土记录与太阳辐射曲线时频域的多维谱分析及奇异谱分析结果表明:达参1井GR曲线相对于太阳辐射的滞后时间短于深海及黄土记录3～4ka,GR曲线记录的岁差周期成分更为显著,且与太阳辐射在岁差周期上显示了更强的相关性.表明盆地古气候演化受到太阳辐射岁差周期强烈影响,具有低纬陆地记录的特征,而与深海记录和黄土记录受轨道倾斜周期和全球冰量变化的重要影响有别.
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  阿尼玛卿山第四纪古冰川与环境演变

  邓晓峰, 刘时银, 丁永建, 沈永平, 赵林, 谢昌卫

  冰川冻土. 2004, 26(3): 305-311. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0051

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  阿尼玛卿山是黄河上游现代冰川和第四纪古冰川最发育的地区.其中出现时间最早、发育规模最大的是倒数第三次冰期,东坡的古冰川末端下伸到海拔3600m,古雪线较现代雪线降低801m,冰川面积扩大了381km²,是现代冰川面积的16.2倍;西坡的古冰川末端下伸到海拔4100m,古雪线较现代雪线降低了635m,冰川面积增加了80.8km²,是现代冰川面积的5.8倍.之后,气候类型由海洋性逐渐过渡到大陆性,经历了湿冷-干冷-干暖的演变过程,冰川面积渐次缩小,特别是在晚末次冰期之后,进入全新世大暖期,气候急剧趋于干暖化.
冻土与冻土工程
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  青藏高原多年冻土区铁路路堤临界高度数值计算分析

  张明义, 张建明, 赖远明

  冰川冻土. 2004, 26(3): 312-318. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0052

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  青藏高原多年冻土区铁路路堤的修建,改变了原有天然地表的热平衡条件,从而引起了路堤下多年冻土上限位置的变化.为了确保铁路路堤完成后,在考虑全球气温升高的条件下,未来50a中多年冻土上限不发生下移,采用有限元的分析方法,对青藏高原多年冻土区粗颗粒填土路堤的临界高度进行了数值模拟计算.得到了不同年平均气温条件下路堤的上下临界高度值,并从中找到以铁路正常运营50a为限,路堤临界高度存在与否的年平均气温临界值为-3.5℃.分析发现,无论是修筑高路堤,还是低路堤,地温均呈上升趋势,冻土处于退化状态.
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  含盐土导热系数的试验研究

  邓友生, 何平, 周成林

  冰川冻土. 2004, 26(3): 319-323. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0053

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  室内试验表明,含盐土的导热系数与其含盐成分(盐类)及含量有很大的关系.同类土在含水量和干容重相同时,在同一正温条件下粘土和砂土的导热系数是随氯化钠盐含量的增加而增大,随硫酸钠盐含量的增加而减小;在同一负温条件下,无论何种土和含何种盐其导热系数均随含盐量的增加而减小,含盐砂土和含硫酸钠盐土减小幅度显著.硫酸钠盐土在含盐量相同时,导热系数在负温区随温度升高而减小,在正温区随温度升高而增大;硫酸钠盐土在含盐量和温度相同时,其导热系数随含水量的增加而增大.
水文水资源
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  气候变化对径流影响的模拟

  曾涛, 郝振纯, 王加虎

  冰川冻土. 2004, 26(3): 324-332. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0054

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  建立了气候-陆面单向连接模型,通过降尺度模型处理GCMs的输出结果,连接到分布式水文模型计算径流,以山西省为例进行了不同情景下未来径流变化趋势的分析.不仅使用了分布式的产汇流,而且提出了在网格上使用回归分析的植被系数综合反映该单元与蒸发有关的下垫面状况.简要验证了5个GCMs输出结果在山西省的适应性:气候模型对气温的模拟较好,对于降水更多的具有定性的揭示长期演变趋势的性质.比较分析了不同气候模型在不同排放情景下径流的状况,未来50a山西省径流的最可能的变化趋势是径流随气温的升高将逐步减少.
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  黑河分水计划对临泽绿洲种植业结构调整及生态稳定发展的影响——以黑河中游的临泽县平川灌区为例

  李启森, 赵文智

  冰川冻土. 2004, 26(3): 333-343. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0055

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  黑河分水计划及用水商品化的实施,对绿洲种植业结构调整、节水降耗和退耕,有着较大的积极作用.但也相应出现了一些不可忽视的问题,如在调水方式及适宜时段的合理选择、供需水之间矛盾的有效处置以及流域水资源合理高效利用模式的建立等方面还有待进一步研究.特别是在水资源短缺和市场经济的双重作用下,过度开采地下水以及追逐短期利益行为有所加重,进而导致地下水位波动性变化幅度加大和低效的公益性生态建设与发展受到较大的制约,尤其是荒漠绿洲交错地带的生态环境及生产条件在分水后显现诸多不适宜或退化迹象,并有恶化发展的趋势.
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  Local Modeling模型及其在黄河上游月径流预测中的应用

  蓝永超, 王书功, 丁永建, 马建华, 赵昌瑞, 曹春晖

  冰川冻土. 2004, 26(3): 344-348. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0056

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  基于黄河上游有关水文气象台站的降水径流资料,将Local Modeling方法应用于龙羊峡水库月入库径流预报的中长期水文预报模型.模型的检验和应用结果表明,该方法有着稳健性好、数学物理意义明确、对数据系列要求不高和容易操作等优点,在非汛期各月的径流预测中具有较高的准确性,并且在考虑了降水的影响后,对汛期径流的计算精度亦基本符合水文情报预报规范和实际应用的要求.该模型在黄河上游水量预报和调度工作中具有良好的应用前景.
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  黑河流域山区植被带草地蒸散发试验研究

  宋克超, 康尔泗, 金博文, 张智慧

  冰川冻土. 2004, 26(3): 349-356. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0057

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  利用Penman-Monteith(PM)、ASCE Penman-Monteith(ASCE-PM)和Priestley-Taylor(PT)公式以及两个小型蒸渗仪SW10与N6的实际观测,计算了黑河流域山区试验草地2002年夏季的蒸散发.PM与PT方法验证了其中的一个小型蒸渗仪SW10的蒸散量,也能验证小型蒸渗仪N6的蒸散量.研究表明,这种小型蒸渗仪在测算内陆河山区草地蒸散量的适用性比较强.热量平衡要素计算结果表明,山区草地的热量主要消耗于蒸散发.
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  冰川终碛湖溃决泥石流流量计算

  陈晓清, 陈宁生, 崔鹏

  冰川冻土. 2004, 26(3): 357-362. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0058

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  冰川终碛湖溃决泥石流是青藏高原常见的泥石流灾害类型之一,也是青藏高原地区泥石流防治的重点之一.在溃决洪水研究的基础上,结合泥石流本身的特征,针对瞬间部分溃决的情况,推导了冰川终碛湖溃决泥石流流量的计算方法.具体包括冰川终碛湖溃决口泥石流洪峰流量Q_max^d=kQ_max和距离溃决口一定距离的河道某处泥石流洪峰的最大高度H_\%max^d=k_HH_max.由于计算方法中涉及泥石流的特征参数,依据泥石流的特征,定义了特征参数的含义,并给出了计算方法k=1+(γ_d-γ_w)/(γ_\%_s-γ_d),k_H=k·k_G,k_G是与沟道形态有关的参数.为了检验推导计算方法的合理性和精度,选定西藏米堆沟冰川终碛湖溃决泥石流作为实例,进行了验证.结果表明,推导计算方法的物理概念清晰,计算结果与实际调查数据在趋势上吻合.
冰雪遥感
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  青藏高原积雪深度和雪水当量的被动微波遥感反演

  车涛, 李新, 高峰

  冰川冻土. 2004, 26(3): 363-368. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0059

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  利用1993年1月份的SSM/I亮度温度数据反演了青藏高原的雪水当量,首先使用被动微波SSM/I数据19和37GHz的水平极化数据来反演雪深,根据积雪时间的函数来计算实时的雪密度,由雪的深度和密度计算出雪水当量.最后,利用SSM/I数据的19和37GHz的垂直极化亮度温度梯度对计算出的雪水当量进行回归分析,得到了利用SSM/I数据直接反演雪水当量的算法.
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  NOAA16卫星积雪识别和参数提取

  延昊

  冰川冻土. 2004, 26(3): 369-373. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0060

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  通过对积雪、地物和云进行光谱分析,指出传统的NOAA-AVHRR可见光和近红外波段进行云雪识别存在困难,而雪在红外波段的低反射性特点是区分云雪的一个可行途径.利用NOAA16气象卫星新增的1.6μm红外波段,对中国北方冬季的卫星积雪图象进行识别,结果显示,云雪可以准确区分.同时,提出了利用AVHRR资料估算积雪面积、积雪深度和积雪时间的方法,并对积雪深度进行了精度检验.
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  中国喀喇昆仑山、慕士塔格公格尔山典型冰川变化监测结果

  上官冬辉, 刘时银, 丁永建, 丁良福

  冰川冻土. 2004, 26(3): 374-375. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0061

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  以世界第二高峰乔戈里峰(K2,海拔8611m)闻名的喀喇昆仑山,发育着规模巨大的山地冰川.国内、外科学工作者曾对喀喇昆仑山进行过许多次科学考察和探险活动.
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  怀念杰出的冻土工程学家刘鸿绪同志

  程国栋, 朱元林

  冰川冻土. 2004, 26(3): 376-376. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2004.0062

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  刘鸿绪,男,1934年10月生于山东省高唐县,1959年9月毕业于清华大学土木工程系,之后分配到原黑龙江省低温建筑科学研究所(现黑龙江省寒地建筑科学研究院)工作,历任该所技术员、工程师、高级工程师、研究室主任、院副总工程师.1994年10月在黑龙江省寒地建筑科学研究院退休,2003年9月22日因病逝世,享年69岁.