中国冻土对气候变化的脆弱性

冻土的脆弱性是指冻土对气候变化的脆弱性,是冻土易受气候变化,尤其是温度变化不利影响的程度. 研究冻土对气候变化的脆弱性是提高对自然生态系统、工程系统、生态-社会-经济系统对冻土变化影响的脆弱性的认知,科学适应冻土变化诸种影响的前提和基础. 基于科学性与实际相结合的原则、全面性与主导性原则、可操作性原则,以暴露度、敏感性与适应能力为标准,遴选构建了我国冻土脆弱性评价指标体系. 借助RS与GIS技术平台,使用空间主成分方法,构建了冻土脆弱性指数模型,在区域尺度上综合评价了冻土的脆弱性. 依据自然分类法,将冻土脆弱性分为潜在脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、强度脆弱与极强度脆弱5级. 结果表明：总体上我国冻土以中度脆弱为主,但青藏高原多年冻土对气候变化尤为脆弱;冻土脆弱性具有显著的地域分布特点,青藏高原、西部高山、东北多年冻土区脆弱性相对较高,季节冻土区相对较低. 与季节冻土相比,多年冻土对气候变化更脆弱. 在当前升温幅度条件下,冻土脆弱程度主要取决于冻土的地形暴露与冻土对气候变化的适应能力.     

中国冰川变化对气候变化的响应程度研究

理清冰川变化对气候变化的响应程度、揭示响应度的空间变化规律,是开展冰川变化预估及其对社会经济影响程度量化研究的基础。使用1958-2010年西部地区150个气象站点的夏季平均气温和年降水量资料、中国第一、二次冰川编目数据,通过夏季平均气温和年降水量变化趋势值定量反映气候变化,以冰川面积变化率表征冰川变化,借助GIS技术平台,采用参照对比方法,从宏观层面研究了中国西部冰川变化对气候变化的响应程度。依据等分分类法（Equal Interval）,将响应程度分为极低度响应、低度响应、中度响应、高度响应、极高度响应5级。结果表明：中国冰川变化对气候变化的响应方式与程度不同,对夏季平均气温变化表现为正响应,而对年降水量变化主要表现为负响应,冰川分布区年降水量增加带来的冰川积累量增多不足以抵消因温度升高而增加的消融量,升温是中国西部冰川快速退缩的主导性因素。就整体而言,冰川变化对夏季平均气温变化的响应程度相对较低,但局部地区冰川变化对温度变化高度敏感,响应程度高与极高。不同类型冰川的变化对夏季平均气温变化的响应程度亦不同,海洋型冰川的变化以中高度响应为主,极大陆型冰川的变化主要呈现极低、低响应程度,而大陆型冰川变化的响应程度呈两级化。     

基于V指数的他念他翁山中段冰川槽谷形态特征及影响因素分析

冰川槽谷作为冰川作用区分布最典型的冰川地貌之一,对其形态特征及影响因素的研究,有助于揭示冰川发育的动力学过程。基于V指数模型及MATLAB半自动提取方法,分析并探讨了他念他翁山中段冰川槽谷形态发育特征及造成槽谷形态差异的影响因素。结果表明：研究区共发育206条冰川槽谷,大多为“U”形或偏“U”形,长4.5~26 km之间,平均宽度1.8 km,深200~500 m,海拔高度介于5 730~3 274 m。槽谷形态横向分布规律：V指数多为0.2~0.3,北东向发育V指数大于0.3的谷地多于西南向,说明东坡槽谷侵蚀程度强于西坡。V指数沿槽谷纵向主要有两种变化趋势：V指数增大,冰川槽谷横剖面“U”形发育特点逐渐增强;V指数减小,冰川槽谷横剖面“U”形发育特点减弱。研究区冰川槽谷发育以侧蚀为主,形态的差异性是冰川自身特性、冰川作用区地形与基岩岩性等多种因素共同作用的结果。其中,冰川作用区的平均坡度、平均地形起伏度与古冰川作用区面积是造成这种分布差异的主要因素。     

长江源区冰川对气候变化的响应

长江源区是青藏高原冰川分布集中的地区之一,冰川总面积达1276.02km².研究表明,该区属于青藏高原升温幅度最大的地区之一,到2050年气温将比1961—1990年平均气温高出2.3~2.7℃,降水增加1%~33%.基于冰川编目资料,采用有关对长江源区未来50a内的气温和降水预测数据,应用冰川系统对气候响应的模型,对该区未来50a内冰川变化趋势进行预测.结果表明:到2010年、2030年、2050年该区冰川面积平均将减少3.2%、6.9%和11.6%;冰川径流平均将增加20.4%、26%和28.5%;零平衡线上升值为14m、30m和50m左右.最后,针对气候变化的不确定性,对预测结果的不确定性进行了探讨.     

中国冰川径流的评估及其未来50 a变化趋势预测

基于中国冰川编目资料,应用冰川系统对气候变化响应的功能模型,按照几种不同升温率的气候背景,对全国各大流域冰川径流进行了评估,并对未来50 a冰川径流的变化趋势进行了预测.结果表明:1980年全国冰川总径流量615.7×108m3,在升温0.02 K.a-1及0.03 K.a-1情景下,2000年比1980年增大7.13%~10.8%,径流总量增至659.66×108m3~682.24×108m3;与此同时,冰川面积减少1.07%~1.62%,冰储量也减少1.14%~1.73%.2000—2030年全国冰川径流都将逐步增长,在2030年左右均达到了最高峰,径流增率ΔW/W0分别为9.6%及15.0%,总径流量分别为675.15×108m3,和707.91×108m3.2030年以后,全国冰川径流均开始从高峰缓慢回落,但直到2050年分别比初始径流量多8.6%及13.6%.因此,在2050年以前,特别是2030年前后是在上述气候情景下充分利用冰川融水的最好时机,但也是冰川洪水等灾害的多发期.就各流域来说,敏感型区径流高峰出现时间早而径流增率小,稳定型区则反之.如果出现极端的持续升温,如升温率为0.05 K.a-1,全国冰川径流增率可达26.5%,到21世纪末回落到1980年水平以下,而冰川储量损失达57%,届时中国西部生态环境将急剧恶化.     

喀喇昆仑山北坡冰川地质及地貌

喀喇昆仑山北坡是我国山岳冰川最发育的地区之一.千姿百态的地貌景观是冰川地质及地貌作用的结果.本文对该区主要冰川的地貌类型、不同类型冰川作用的规模及发育程度,以及各阶段冰川作用强度与挽近时期构造运动的关系进行了初步研究.     

基于综合法的岩溶山区生态系统脆弱性评价——以贵州省普定县为例

基于主成分分析法,以贵州省普定县区域内的13个行政村落为例,对影响该区生态系统脆弱度的9个变量进行分析,并利用欧式距离公式确定系统的脆弱性。结果表明,耕地面积是影响生态系统脆弱度的最主要因素,占的权重值为0.189,其次是石山地区的平均坡度;在研究区域中有7个村落达到强度脆弱或极强度脆弱,其中偏坡村的潜在脆弱性和胁迫脆弱性为最大;作为一个整体评价单元,研究区的生态系统脆弱度为0.653,属于强度脆弱区。为此,今后应该积极采取相应的治理措施,尤其是注意从控制耕地开发利用规模上来恢复生态环境。      

我国气候变化将比模式预期的小吗？

从当今国际上不同的气候系统模式模拟的全新世大暖期和末次盛冰期我国气候变化量级和复原资料结果的对比,以及从目前气候变化的趋势(包括温室气体、气温、海洋温度、海平面高度、冰川等),来评述我国区域气候未来变化的量级。从以上两个方面的情况看,我国区域的未来气候变化量级可能比现有模式预估的还要大。文章最后讨论了我国的气候变化脆弱区以及关键的气候变化要素问题。     

唐古拉山中西段冰川槽谷形态及其影响因素分析

冰川槽谷作为典型的冰川侵蚀地貌,研究其形态特征和影响因素有助于更全面地认识冰川发育模式和侵蚀特征。本文以唐古拉山中西段为研究区,运用V指数模型和地理探测器模型,分析探讨了区内冰川槽谷形态发育特征,并对其影响因素进行了研究。结果表明：冰川槽谷横剖面的V指数与幂函数b值在槽谷对称的情况下可以相互替代,且典型冰川槽谷横剖面的V指数介于0.20~0.43之间。研究区保存着“箱形”形态的冰川槽谷,其V指数具有接近于1的特征。区内冰川槽谷横剖面V指数<0.20的占比19%,V指数介于0.20~0.43之间的占比48%,V指数>0.43的占比33%,表明研究区内呈典型“U”形的槽谷数量最多。此外,北坡主要发育典型“U”形的冰川槽谷,占比高达60%,而南坡各种形态的槽谷数量相当。研究区内山谷冰川发育区、过渡区槽谷呈典型“U”形的占比最多,而冰帽发育区槽谷近似“箱形”的占比最多。应用地理探测器对影响冰川槽谷形态特征的因素进行评价,最主要的影响因素有冰川作用区面积因素和冰川作用正差因素,其次是岩性因素,再次是坡度和地形起伏度因素,最后是冰川性质和槽谷朝向因素。冰川作用区面积因素和坡度因素的交互作用对冰川槽谷形态特征的影响最为显著。     

中国农业干旱脆弱性分区研究

根据各地水资源的特点、农业受旱成灾的情况及水利设施抗旱能力,确定农业干旱脆弱性分区的原则和指标,构造层次分析模型。应用MapInfo6.0软件绘制了中国农业干旱脆弱性分区图,结果表明:在全国340个农业干旱脆弱性分区中,极严重脆弱区47个,严重脆弱区104个,一般脆弱区175个,轻度脆弱区14个。     

用冰川区水量(物质)平衡模型估计气候变化对冰川水资源影响的初步研究

本文提出了一个水量(物质)平衡模型,估计可能的气候变化对冰川区水文的影响。以天山北坡乌鲁木齐河源1号冰川为例,假设温度升高1—4℃和相应的降水量变化为0,±10%,±20%组合成二十种气候变化情景进行计算。结果表明:目前的冰川融水量(R_i)是处在冰川退缩阶段的高值期,假设的二十种气候情景下的R_i均小于此值。因此,未来全球气候变暖,将会导致我国西北高寒山区以冰川融水补给为主的河川径流量逐渐减少。     

北极Svalbard、斯堪的纳维亚与挪威南部冰川物质平衡对比及其气候意义

利用1946—2005年北极Svalbard、斯堪的纳维亚及挪威南部冰川物质平衡资料,分析了冰川物质平衡的变化特征及其对气候变化的响应.结果表明:北极Svalbard地区冰川物质平衡具有较低的年振幅和较小的年际变化;环北极的斯堪的纳维亚地区和挪威南部地区冰川物质平衡则具有较高的年振幅和较大的年际变化;20世纪80年代末90年代初,3个地区冰川物质平衡均达极大或较大值,之后呈加速向负平衡发展之势.冰川物质平衡对气候变化的敏感性与其物质平衡状态有关:物质平衡越是趋向正平衡发展的冰川,其敏感值较高,反之亦然;海洋性冰川较大陆性冰川对平衡线高度变化(气候变化)敏感.平均而言,三个地区冰川物质平衡在观测期内的亏损量相对于零平衡状态而言,相当于气温上升了0.32℃.冰川净物质平衡对1℃升温的敏感性变化范围为-0.42～-0.99mw.e..a-1,对10%降雪增量的敏感性为+0.01mw.e..a-1～+0.57mw.e..a-1;平衡1℃升温导致的冰川净物质平衡消融需要降雪量增加24%.冰川物质平衡对气候变化的敏感性与其所处气候环境背景(大陆度)相关性,越是趋向海洋性的冰川其敏感性越高.     

青藏高原第四纪冰川作用及其气候响应的讨论

关于青藏高原和周边山地第四纪冰川作用及其气候响应存在不同观点.一些学者认为老冰期主要发生在氧同位素奇数阶段;MIS 3和早全新世存在规模较大的冰川前进;南亚季风对青藏高原冰川作用起主导作用(水汽驱动).另一些学者则认为青藏高原冰川作用主要对应于氧同位素偶数阶段;冰川发育是构造隆升-冰期气候耦合的产物(低温驱动).本文基于现有的陆地生成宇宙核素(TCN)和光释光(OSL)等年代结果总结了不同时间尺度和不同类型冰川波动与气候变化历史的对比,并对几个关键的争议问题做了讨论.结果表明,在不同类型冰川区和不同时间尺度下,冰川作用在湿润期和低温期都有可能发生,但总体上主要与低温相对应.青藏高原冰川对气温的响应似乎更为敏感.MIS 3冰进规模较大可能是降水较多结合冷期(或冷事件)降温所致,显示了印度季风降水和气温波动对高原冰川的共同作用.早全新世冰进也与印度季风和北半球冷事件关系密切.目前的测年数据还没有推翻“冰期发生在氧同位素偶数阶段”这种传统认识.当前急需更多精确的数字定年工作,以不断更新对青藏高原冰期时代及其气候响应机制的了解.     

基于SPCA和AHP联合方法的滦河流域生态环境脆弱性变化规律分析

基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度概念模型评价体系,选取表征地形、地表、气象、土壤、植被及社会经济因子的15项多系统评价指标,应用空间主成分分析（SPCA）与层次分析（AHP）联合方法,对滦河流域1985年、1995年和2005年3期生态环境进行脆弱性评价,并进行量化分级,获得流域生态环境脆弱性变化规律和成因机制。结果表明：流域整体脆弱性等级有减小趋势,潜在脆弱区域面积逐渐增大,而重度脆弱区域明显减小;西北山地和冀东沿海地区变化较为剧烈;人类活动已经取代自然条件,成为影响滦河流域生态系统的关键因子;流域人口的快速增长、气候条件的改变以及土地资源的不合理利用是区域脆弱性变化的主要驱动力。     

祁连山老虎沟12号冰川雷达测厚和冰下地形特征研究

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.     

CMIP5多模式集合对南亚印度河流域气候变化的模拟与预估

利用印度河流域CRU、APHRODITE和CMIP5多模式逐月气温、降水格点数据集, 评估了CMIP5模式集合对印度河流域气候变化的模拟能力; 对多模式集合数据进行了偏差订正, 并对流域2046-2065年和2081-2100年气候变化进行了预估. 结果表明: 气候模式对流域年平均气温时间变化和空间分布特征有着较强的模拟能力, 时间空间相关系数均达到了0.01的显著性水平, 尤其对夏季气温的模拟要优于其他季节; 模式对降水的季节性波动也有着较好的模拟能力. 偏差订正后的预估结果表明, RCP2.6、4.5、8.5情景下, 相对于基准期(1986-2005年), 21世纪中期(2046-2065年)和末期(2081-2100年)整个流域年平均气温都有一定上升, 且流域上游增幅较大; 除RCP4.5情景下21世纪中期流域有弱减少趋势外, 年降水量都将有一定增长. 未来夏季持续升温将引起源区冰川的进一步消融, 春季降水对于中高海拔地区水资源的贡献将减弱; 流域北部高海拔区域冬季降水的增加有助冰川累积和上游水资源的增加, 东部高海拔区域冬季降水的减少会减少上游水资源. 两时期夏季降水都有一定的增长, 洪涝的发生风险加大; 流域暖事件和强降水事件也将可能增多.     

中国西南部岩溶山区生态环境脆弱性评价

中国西南部岩溶山区属于典型的生态环境脆弱区，其地壳表层石漠化现象日趋严重。通过分析人类活动和生态环境之间的关系，确定了适合该区的生态环境脆弱性判断的主要关键指标。在此基础上，利用层次分析法确定这些关键因子对该地区生态环境脆弱性影响程度的大小，并利用建立的模型对岩溶山区的生态环境脆弱性进行了综合的半定量评价。评价结果将其生态环境分为5类：极端脆弱区、严重脆弱区、中等脆弱区、轻度脆弱区、潜在脆弱区，并针对各脆弱区的特点提出相应的生态防治对策。     

气候变化和人类活动对伊塞克湖水位变化的影响及其演化趋势

结合气象、水文、冰川变化和人类活动序列资料,应用水量平衡方法分析了气候变化和人类活动对吉尔吉斯坦伊塞克湖1927—2008年水位变化的影响.结果表明:降水量和入湖径流量是湖泊水位变化的决定因素.在水量平衡各要素中,降水量和入湖径流量与湖泊水位变化的正相关关系最为密切,而灌溉耗水对目前湖泊水位的变化的影响仅处于次要地位.由于气候变化,流域高山区气温上升显著,湖面降水量和入湖径流量增加明显,导致湖面于1998年停止下降,开始回升,到2008年底已经上升了0.59 m.按照所有SRES情景预估的未来升温情况,伊塞克湖水位还将会因为雨雪比例的增大及冰川融水的大量增加而上升.因此,伊塞克湖水位现在已经处于自然波动恢复状态中,不需要从其他流域向伊塞克湖调水来恢复湖水位,但要注意灌溉回归水可能会对湖水造成一定的污染.     

中国地质环境脆弱性评价

中国地质环境具有先天脆弱性,空间分布存在巨大差异,对于区域生产力布局、工程建设、国土空间开发等社会经济诸多方面具有很大的影响。本研究基于ArcGIS平台,采用层次分析法构建包含地质构造、地表形态、组成物质三大类9个一级指标的地质环境脆弱性评价指标体系;将地壳稳定性、断裂带分布、海拔高度等9个脆弱性指标图层进行线性变换归一化处理,得到各指标标准值图层;运用因子相关分析法,分析9个脆弱性指标间相关性;应用主成分分析法,将相关性显著重复的要素删去,重新组合成一组新的互相无关的综合脆弱性要素;以主成分要素对应的方差贡献率作为权重,应用综合指数模型,完成地质环境脆弱性综合评价;在区位理论及空间统计的支持下进行进行分区,将全国划分为微度、轻微度、轻度、中度、重度和极度等6类脆弱区;综合分析中国地质环境脆弱性分布的空间特征及区域差异。研究结果表明,总体脆弱是中国地质环境的突出特征,中度至极度脆弱区面积约占中国全国土地面积的1/3,这是中国国土空间开发所面临的自然基础条件;中国区域地质环境脆弱程度呈现西北高东南低、西南高东北低且镶嵌式分布的总体空间格局,大致以贺兰山-六盘山-邛崃山-乌蒙山一线为界,此线以西地区地质环境脆弱程度高,此线以东地区地质环境脆弱程度低。     

应用GRNN神经网络模型计算西北干旱区内陆河流域出山径流

根据全球变化对2030年降水量和气温的预测结果,设置不同的气候变化情景,应用GRNN模型对黑河出山径流进行了预测。结果表明,到2030年,黑河出山径流将有小幅度的增加。随着气温的不断上升,出山年径流量最终将减少。