西北干旱区遗址夯土结构特性初探

古代夯土这种经过人工取材分选、夯击并且在历史进程中接受环境陈化形成的特殊土体，其结构性及表征研究是西北干旱区夯土遗址保护领域所面临的基础性问题。研究选择分布于3个气候区域、5个朝代的15处典型遗址夯土为研究对象，通过基本物理性质测试、侧限压缩试验及无侧限单轴压缩试验与结构性理论分析，展开了对夯土结构性的初步研究。研究结果表明：15处典型遗址夯土的粒径分布、液性指数、结构屈服压力及抗压强度均随建造时代、赋存环境呈规律性变化，原状、重塑夯土的压缩性、强度及应力-应变特征表现出较大的差异性，其构度与上述的宏观性质指标具有良好的一致性表述，夯土的结构势变化中水敏势占主导作用，且扰动势、水敏势与建造距今年限和干旱指数均存在显著的线性对应关系。     

兰州地区黄土水平冻胀力分析

为研究不同含水率黄土在一维冻结融化过程中温度场和水平冻胀力的变化特征规律,选取兰州地区黄土进行了封闭系统下的一维冻结融化试验。研究结果表明:土体的降温过程分为四个阶段,降温冻结初期各深度土体的温度下降速率较快;土体温度下降到0.4 ℃时降温曲线出现转折点,土层各深度降温速曲线出现近乎平行于横坐标的平稳段;冻结后期各深度土体的温度下降速率较慢。最大水平冻胀力沿着土体深度先是稳定变化较为小,然后增大到最大值最后减小。水平冻胀力最大值随含水率有很明显的变化,含水率越高水平冻胀力越大,而其他值的大小受含水率的影响较小,水平冻胀力最大值出现在相对深度0.6～0.8处。     

山东半岛九天洞洞穴环境变化特征与影响因素

选取旅游洞穴九天洞为研究对象,对洞穴环境变化特征及影响因素进行分析,探讨旅游活动和外界环境变化对洞穴环境变化的影响,以期能够为旅游洞穴的保护与合理开发提供科学依据。结果表明:（1）九天洞受外界气温变化的影响呈夏季高冬季低的特征,且洞穴温度略高于当地平均温度,这与洞穴通风、旅游活动、监测时间等因素有关;（2）洞内相对湿度与洞内空气温度呈较好的负相关关系,洞内相对湿度的变化主要受控于温度,呈夏季低冬季高的变化特征;（3）九天洞CO2浓度的季节变化特征为夏秋季高冬季低,与气候变化导致的植被和微生物活动以及滴水速率的变化有关;（4）距洞口越远的监测点空气温度、相对湿度的变化幅度越小,CO2浓度越高,说明距洞口越远受洞外气候变化以及洞穴通风的影响越小;（5）九天洞各监测点pH值和电导率主要与外界气候变化有关,对气候变化响应敏感,在降水偏少的干旱年,监测点pH值偏高,电导率偏低。      

赣南地区人工切坡降雨致灾机制现场模型试验

赣南地区滑坡等地质灾害频发,降雨和人工切坡是该地区地质灾害的最主要诱发因素,物理模型试验尤其是现场模型试验是揭示滑坡发生机制的最有效手段。以赣南地区某风化变质岩人工切坡为研究对象,自主设计降雨模拟系统,布设有4个含水率、孔压监测孔及两处位移监测点,开展现场人工模拟降雨试验。研究边坡土体含水率、孔隙水压力以及位移与降雨过程的响应关系,探索持续强降雨作用下风化变质岩边坡的入渗规律,并揭示变质岩风化土坡的变形失稳模式。结果表明:降雨后土体含水率的变化存在滞后,雨水开始入渗后含水率持续增加,含水率增大幅度随其深度增大而减小;各测孔浅层土体孔压值降雨入渗过程响应明显,表层1 m以下土体一直处于非饱和状态;监测点位移与含水率变化速率呈明显的正相关,边坡变形主要集中于含水率变化明显的边坡一侧;边坡位移与孔压值变化响应明显,边坡内部土体发生剪胀变形现象使得孔压值降低,边坡变形速率随即减小;强降雨条件下陡峭人工切坡的变形破坏过程可归纳为3阶段:陡峭坡面分散坍滑,平台形成拉裂缝,边坡大范围垮塌。     

温度对中国典型森林生态系统碳通量季节动态及其年际变异的影响

森林生态系统的碳收支及其对环境因子的响应规律一直是生态系统生态学研究的重要内容,而碳收支的年际变异规律反映了生态系统的稳定性特征。基于长白山温带针阔混交林、千烟洲亚热带人工针叶林和鼎湖山亚热带常绿阔叶林2003~2008年的通量观测数据,对比分析了3个生态系统碳通量的季节动态、季节动态的年际变异及温度对上述二者的影响规律。结果表明,长白山的总生态系统生产力(GEP)和生态系统呼吸(RE)都呈现单峰曲线的季节动态模式,最高时8天GEP总和可达85g C/m~2,8天总RE能达到66g C/m~2,二者均高于千烟洲和鼎湖山,而千烟洲和鼎湖山的GEP和RE在不同的时间起伏较大;净生态系统碳交换量(NEE)的季节动态模式3个生态系统各不相同。在碳通量的3个分量中,GEP和RE的季节动态的相对年际变异较小,而NEE的相对年际变异较大,表明GEP和RE在年际之间更稳定。3个生态系统的GEP和RE与温度之间均存在显著的指数相关关系,但NEE与温度之间的相关性较弱。在温度较高的时段,通常GEP,RE和NEE的绝对年际变异也较高,相对年际变异较低,整个生态系统表现为更加稳定;但GEP和RE的年际变异与温度的年际变异之间相关性较弱,说明除温度外,还有其他环境因子的年际变异对GEP和RE的年际变异产生重要影响。     

夯土建筑遗址表面温度变化特征及预报模型

在国内首次把红外热像仪应用于交河故城土遗址保护中,解决了土遗址表面温度测量的难题。通过对夯土建筑遗址墙体表面温度的监测,得出墙体表面温度随时间、空间的分布及变化规律。监测结果显示,太阳辐射、墙体朝向、风化程度等是影响土遗址墙体表面温度的重要因素。监测期间墙体的最高日温差达35?C,若在极端条件下则会更高,剧烈的温度变化减弱了土体强度,加剧了土遗址的劣化。在上述分析的基础上,利用回归拟合的方法,建立了夯土建筑遗址表面温度预报模型,通过气温即可计算出土遗址墙体表面的日温差,为土遗址的水热研究、盐分运移研究及其他相关研究提供数据支持。     

基于树轮资料初探过去千年强火山喷发与青藏高原东部温度变化关系

强火山喷发是影响年际至年代际全球气候变化的重要因素之一。基于树木年轮资料重建的6条温度序列,集成重建了青藏高原东北部过去1 300多年和青藏高原东南部过去600多年的温度序列。在过去1 300多年,青藏高原东北部存在3个明显的冷期:670—920年、1000—1310年和1590—1930年;3个明显的暖期:920—1000年、1310—1590年和1930—2000年。青藏高原东南部过去600多年存在2个明显的冷期:1385—1450年和1570—1820年,2个明显的暖期:1450—1570年和1820—2000年。结合火山活动序列年表,利用时序叠加法,初步分析了过去千年强火山喷发对青藏高原东部温度变化的影响。结果表明:10°S~10°N的强火山喷发后第一年青藏高原东部出现降温,并且在α=0.05置信水平上东北部地区降温显著,东南部地区第二年达到降温显著水平;其他纬度的强火山喷发对青藏高原东北部和东南部的温度影响存在一定差异,第一年后两区均发生降温,但均未达到显著水平,然而青藏高原东北部地区第四年降温达到显著水平。这可能主要是由区域差异、不同季节温度对火山活动响应差异,或者火山喷发性质、季节、纬度以及区域的气候背景存在差异引起的。     

土的冻结温度与过冷温度试验研究

通过不同降温条件的冻结试验,明确了土中出现过冷的条件。当环境温度高于土的最低过冷温度时,土表现出稳定的过冷状态;当环境温度低于最低过冷温度时,边界出现短暂过冷,而土样内部不出现过冷。通过分级降温的方法测定了不同含水率的粉质黏土和细砂以及不同NaCl浓度的粉质黏土的冻结温度和最低过冷温度。当含水率等于或高于饱和含水率时,含水率对冻结温度影响不大;当含水率低于饱和含水率时,冻结温度随含水率减小而降低;不同含水率土样的最低过冷温度相差不大;冻结温度降低随NaCl浓度增大的比例系数与理想稀溶液中水的凝固点降低系数非常接近。结合稳定冻结时间、冻结温度、环境温度或最低过冷温度引入了能间接反映自由水含量的指标。     

神农宫和祥龙洞洞温季节变化特征及其对石笋氧同位素组成的可能影响

通过对江西万年县神农宫和陕西宁强县祥龙洞两个洞穴内、外温度连续19个月的同步监测以了解不同时间尺度下洞穴温度变化特征。结果显示神农宫及祥龙洞洞内温度存在明显的季节性变化:（1）神农宫夏秋季洞内温度在小时-日尺度上受到降水事件的影响显著,洞内夏秋季温度波动明显高于冬春季。祥龙洞监测点所处支洞环境相对封闭,温度波动在冬春季大于夏秋季,且全年洞温变幅小于神农宫。（2）旬—季节尺度的洞温数据显示,一个完整水文年内,神农宫两个监测点SN1、SN2的温度变幅分别达到4.8 ℃和4.6 ℃,祥龙洞达到3.2 ℃。（3）两个洞穴洞内温度响应洞外气温的变化都存在滞后性,且冬春季滞后大于夏秋季,可能受深部围岩温度相对偏高、空气和围岩热导率的季节变化以及降水季节差异的影响。最后,针对洞温存在较大季节变化的洞穴讨论了不同沉积模式下洞穴温度变化对石笋氧同位素组成18O的可能影响。认为此类洞穴某一时期石笋δ18O出现较大幅度偏正或偏负不一定反映了外界气候的大幅变化,也可能仅仅是由于洞穴沉积条件发生改变而造成的。      

湖北清江和尚洞洞穴温度对气候变化的响应

对湖北清江流域和尚洞内、洞外气温进行同步高频监测,发现洞穴温度响应洞外气温的变化,但由于受到洞穴的“缓冲作用” ,由外及里的温度变化幅度变小,时间滞后,且响应的快慢具有明显的季节性。2003- 2008年度监测的数据统计表明,在150m 洞深处,洞内日温度的变化幅度仅0. 2℃ ,明显低于洞外气温变化幅度( 6. 9℃ ) ;同样,洞内夏、冬季节温差变化( 6. 9℃ )也小于洞外( 31. 8℃ )。比较洞内外温度的时间序列,发现日尺度上,洞内气温滞后洞外0～ 2小时,而在季节尺度上则滞后10～ 40天,其中降温阶段滞后小,升温阶段滞后大。此外,一年四季中,洞内温度对外界气温变化的响应呈现慢( 2- 4月)→快( 5- 7月)→较快( 8- 10月)→较慢( 11- 1月)的特点,可能与不同季节下洞穴“缓冲作用”的强弱变化有关。      

亚洲中部干旱区积雪时空变异遥感分析

亚洲中部干旱区的大尺度遥感积雪信息研究,可在跨界河流水资源分配利用方面提供数据支持,对国家重大战略的生态安全保障有重要作用。采用数据融合方法,将MOD10A2和MYD10A2数据进行融合去云处理,结合气象站点积雪数据评估去云后的积雪识别精度;提取积雪覆盖率(SCP)与积雪日数(SCD)信息,分析SCP与SCD年际、年内变化差异;结合数字高程模型,分析不同高程带下SCP的时空变化规律。结果表明:(1)MOD10A2与MYD10A2融合去云处理,可有效去除云的干扰,准确提取亚洲中部干旱区积雪变化信息。(2)年内SCP最大值范围为55.7%~77.4%,最小值范围为1.6%~2.9%,融雪期SCP下降速率具有明显地域差异,总体SCP呈缓慢增加趋势。(3)总体SCD呈略微下降趋势,32.2%的区域呈下降趋势,30.9%的区域呈增加趋势,36.9%的区域保持稳定不变。(4)海拔1 000 m以下,SCP年内随季节变化呈U型,年际变化显著;1 000~4 000 m区域,SCP年内均随季节的变化呈现出V型,年际变化呈现出稳定性波动;6 000 m以上为永久性积雪,季节、时空变化差异性均不明显。     

开放洞穴环境变化特征及其影响因素:以桂林凉风洞为例

通过对桂林凉风洞洞穴内、外温湿度、pCO2进行连续高频监测,发现洞穴温度受大气度温影响呈现出季节性变化规律。由于受到洞穴结构的阻隔作用影响,洞穴由外向里的温度变化幅度逐渐变小,并且响应的时间存在季节性差异。监测数据表明:洞穴内部温度的季节性变化幅度明显低于洞外气温变化幅度。比较洞内、外温度的时间序列发现,在季节尺度上洞穴温度升温阶段滞后时间长（与外部通风的气温流动交换慢）,降温阶段滞后时间短（与外部通风的气温流动交换快,呈现突变特征）,这可能与不同季节洞穴内部结构的“缓冲作用”的强弱变化有关。该洞穴空气中pCO2存在明显的夏季高、冬季低的季节性变化特征。并且外界大气环境季节性变化和洞穴上覆动植物的季节性活动,使得洞穴pCO2主控因素也存在季节性差异。      

硫酸盐渍土在不同降温速率下的盐胀规律

降温速率对硫酸盐渍土的盐胀率有显著影响。随降温速率的减小，各种含盐量、密实度的硫酸渍土的盐胀率以幂函数增长，其通式为ｙ＝ＡＶＴ＾－Ｂ，但其增长规律彼此又有显著差别，主要表现在Ａ、Ｂ参数的变化上，在试验范围内，Ａ、Ｂ值随含盐量的增加而增加，随密度的增大而减小。     

青藏高原地区积雪年际变化异常中心的季节变化特征

利用青藏高原1980-2009年SMMR、SSM/I和AMSR-E被动微波遥感反演得到的逐日积雪深度资料, 应用EOF方法分析了近30 a青藏高原地区冬春季积雪年际变化异常的时空变化. 结果表明: 青藏高原冬春季积雪年际异常敏感区随季节有着显著变化, 并具有多尺度性. 其在大尺度上最主要的空间特征是从秋末(10-12月)到隆冬(12-翌年2月)位于青藏高原腹地和东南缘的河谷; 后冬和前春年际异常变化的敏感区显著变小, 整个青藏高原地区的积雪稳定少变; 而春季(3-5月), 随着青藏高原气温的回升, 敏感区出现在青藏高原东部. 青藏高原冬春季积雪年际变化在局地尺度上存在着季节变化, 表现为青藏高原积雪年际变化的异常与年际变化趋势相反的特征, 以及积雪年际变化东西反向异常随季节的演变. 青藏高原冬春季积雪年际变化的异常敏感区在空间范围上的变化, 反映了冬春季积雪在季节尺度上受冬季风和南来的暖湿气流之间相互消长和进退影响的特征. 青藏高原冬春季积雪具有显著的年代际变化, 在20世纪80年代处于多雪期, 80年代后期进入一个积雪较少期. 秋末至隆冬(10-翌年2月)的积雪在20世纪90年代后期出现明显转折, 进入多雪期, 2000年后又进入一个少雪期.     

东南极中山站-昆仑站断面最高和最低气温变化特征

利用中山站-昆仑站断面自动气象站2 m气温和同期再分析资料分析了南极沿海到内陆高原的最高和最低气温的变化特征, 并通过个例讨论了气温出现极端过程的天气背景. 结果表明: 南极中山站-昆仑站断面最高和最低气温季节变化趋势基本相似, 年际变化不明显. 最高气温标准偏差大于最低气温, 冬季气温标准偏差明显大于夏季, 且夏季气温变化幅度远小于冬季. 随海拔的增加, 最高气温年较差逐渐增大, 最低气温年变化的无芯率(气温没有明显的最小值程度)呈增大趋势, 夏季气温变化幅度逐渐增大, 冬季气温变化幅度的区域性差异不明显; 2005年7月25-31日的极端降温过程主要受到极涡、地面冷高压及下降风的共同影响.     

广州地铁超长水平冻结多参量监测分析

广州地铁3号线天河客运站折返线工程是目前国内最长、开挖断面最大的水平冻结隧道工程。文中根据不同施工阶段中对盐水温度、土层温度、地表变形、冻土压力、隧道衬砌变形等多个参量的现场监测数据,从时间和空间上分析了冻结帷幕演化过程、冻结帷幕发展速度等;探讨了土层温度变化规律以及冻土压力与土体温度间的相互关系,得出了在积极冻结期,沿测温孔深度方向土体温度的变化梯度随冻结时间增加不断减小,土体温度变化速率随时间增加而降低的特征;对比研究了冻结阶段、隧道开挖阶段和融沉阶段地表变形特征,并提出了缩短积极冻结期的建议和方法。     

台湾东北部海域海表温度季节与年际异常及其对历史气候重建的启示

SST（海洋表层温度,sea surface temperature）的季节与年际异常对于认识现代全球变暖、重建历史时期气候变化以及探讨气候变化机制具有重要意义,而台湾东北部海域SST季节与年际异常的研究却相对较少.为更好地理解现代全球变暖和历史气候变化,利用NOAA的全球海表温度最优插值资料、Hadley中心的全球海表温度数据以及MEI逐月指数,分析了现代全球变暖背景下台湾东北部海域SST季节与年际异常及其控制因素.季节尺度上,受东亚冬季风的影响,研究海区的冬季SST变化比夏季更为剧烈,冬季SST控制着该海域年均SST和SST季节性的变化.现代器测和古气候记录表明该现象在年际-百年尺度上可能一直存在.年际尺度上,SST异常与MEI指数存在显著的8个月滞后相关性,ENSO（厄尔尼诺—南方涛动,El Ni?o-Southern Oscillation）事件通过东亚冬季风来影响研究海域的SST变化.在历史气候重建中区分气候变化的多尺度性和替代指标的季节性、认识历史气候对ENSO及东亚冬季风的响应特征和机制,这将有助于进一步理解现代全球气候变暖的原因.      

青藏高原多年冻土区沼泽草甸土壤CH_4产生速率研究

用实验室培养法对青藏高原多年冻土区沼泽草甸土壤不同温度条件下的CH4产生速率进行了研究.结果表明：CH4产生速率与温度之间呈现显著的指数关系,整个土壤剖面平均CH4生成速率和CH4生成速率初始值随温度的变化具有显著的相似性,都表现出随温度的升高而增加规律,0℃、5℃、18℃时的CH4生成速率分别是-18℃时的5.7、1...     

1979—2021年鄂陵湖和扎陵湖结冰日变化及主控因素分析

湖冰物候过程影响着湖泊冰封期湖泊环境的初始、发展和结束条件以及湖-气作用等。为了探究青藏高原淡水湖泊湖冰物候变化趋势及影响因素,对FLake模型进行改进,并使用MODIS温度数据进行验证,以鄂陵湖和扎陵湖为例,重建其1979—2021年结冰日数据序列,利用模型对湖泊结冰日进行敏感性分析。结果表明：改进的FLake-SELF模型对两湖的结冰日计算精度提升了35%,重建序列显示鄂陵湖和扎陵湖结冰日分别以4.5 d/(10 a)、3.8 d/(10 a)的速率推迟;气温变暖、风速降低和水汽压增加是导致两湖结冰日推迟的最主要气象因素,气温、水汽压和风速的年际差异是造成两湖结冰日年际波动的关键气象因素;相同的气候变化条件下,湖泊深度的不同是造成两湖结冰日及其变化速率差异的原因;较深的湖泊,结冰日年际波动性越大、变化速率越大,对气候变化响应更为敏感。     

真空绝热保温瓶温升规律试验研究

超高温钻孔轨迹测量仪是专为高温环境下的钻孔轨迹测量而开发的一种新型存储式测斜系统,以真空绝热保温瓶作为阻隔高温环境的主要手段,由于真空绝热保温瓶具有较大的长径比,其内部有效利用长度达到2.0 m左右,为了解在外界环境温度一定时,其内部沿轴向方向温升值的差异规律,为探管结构的合理布设提供依据,特别开展了本次试验研究。通过2只保温瓶的室内试验,获得了不同环境温度下的保温瓶内部温升值,通过对实测数据的分析,保温瓶内部温升规律主要有3个方面：一是温升值随时间基本为线性关系,温升速率随环境温度增加而加快;二是温升值与环境温度成3次曲线关系;三是保温瓶内部温升值由两端到中间逐步减小,中间部位温升值明显低于其两端。利用试验结果对探管结构进行了合理化的布设,采取了针对性的应对措施,确保了仪器工作温度指标达到项目考核要求,该试验结果也可为其他类似高温仪器的结构布设提供参考。