1961~2016年全球变暖背景下冰川物质亏损加速度研究

过去几十年间,全球冰川物质亏损的加速趋势日益显著,而这种加速趋势将对全球海平面上升、流域水资源以及冰冻圈灾害等方面产生深远的影响.针对目前关于冰川物质亏损加速度的研究仍然比较贫乏的问题,本研究利用实测冰川物质平衡记录和最新的融合实测资料与大地测量法表面高程变化的冰川物质变化数据,对全球冰川物质亏损加速度进行研究.结果表明,1961~2016年全球冰川物质亏损经历了显著的加速过程.在全球尺度上,冰川物质亏损加速度分别为(5.76±1.35)Gt a^-2(冰量损失加速度)和(0.0074±0.0016)m w.e.a^-2(单位面积冰量损失加速度).在区域尺度上,冰川主要分布区(除南极冰盖边缘地区)的冰量损失加速度大于冰川储量较小的区域,其中阿拉斯加地区的冰量损失加速度最大((1.33±0.47)Gt a^-2).对单位面积冰量变化而言,冰川分布面积较小的区域和几个主要冰川分布区都呈现出较大的冰川消融加速度,其中欧洲中部的冰川单位面积物质亏损的加速度最大((0.024±0.0088)m w.e.a^-2).全球气候变暖是冰川物质亏损加速的主要驱动力.通过对比研究,发现格陵兰冰盖和南极冰盖对全球海平面上升贡献的加速度均大于冰川.本研究将有助于提升对冰川变化机理的认识,为应对冰川变化的影响提供科学依据.     

帕隆藏布流域冰湖变化及危险性评估

冰湖作为区域气候变化的灵敏指示器和主要冰川灾害的启动器,认识其空间分布及变化特征对探讨冰湖对气候变化的响应规律及冰湖溃决危险性评估具有重要意义.基于1968-1980年地形图数据和1994-2016年Landsat TM/OLI遥感影像资料,综合利用RS、GIS技术和数理统计方法分析帕隆藏布流域面积≥ 0.01 km²冰湖时空分布及其动态变化,并对潜在危险性冰湖进行判别和评估.结果表明：2016年帕隆藏布流域共有冰湖351个,面积50.48 km²,且面积和数量分别以面积>1 km²和面积<0.1 km²的冰湖为主,这些冰湖主要分布于海拔2800~5400 m之间.近50年来帕隆藏布流域冰湖总体呈数量增多、面积增加态势;海拔<3000 m的冰湖相对稳定,而海拔>4500 m的冰湖数量和面积增加则相对迅速.近50年间帕隆藏布流域冰川面积减少591.34 km²,气候变暖导致的冰川末端退缩和冰川融水增加为冰湖形成和扩张提供了发育空间和物质来源.切毛措、光谢错等9个冰湖为潜在危险性冰湖,预计未来一段时间内帕隆藏布流域冰湖溃决可能处于活跃阶段,其形成和暴发也将更加频繁.     

“6·28”矮子沟特大泥石流灾害成因研究

通过对四川凉山矮子沟流域的勘查,结合遥感解译及矮子沟流域的地质活动历史,分析“6·28”矮子沟泥石流的影响因素,在此基础上分析了矮子沟泥石流的成因。“6·28”矮子沟泥石流是在地震、人类活动及干旱影响下,受强降雨激发,坡面及支沟先发生泥石流,支沟泥石流堵塞主沟泄洪通道,强降雨使堵塞体瞬间溃决形成较大山洪,山洪的强大揭底作用使沟床松散固体物质启动,沿途不断有岸坡坍塌补给,中下游段有大块石加入,规模不断增大而形成。采用形态调查法计算的泥石流流量为925．91m3／s,泥石流总量为57．4×104m3,一次固体物质总量为27×104m3。通过对矮子沟流域的物源、地形及流域的气候特征研究,得出初步结论：近期泥石流的规模和频率都会降低,但在极端干旱、地震和强降雨的偶然联合作用下,依然可能发生大规模的泥石流灾害。     

SAR偏移量跟踪技术估计天山南依内里切克冰川运动

流动性是冰川的一个主要特征,监测其流速变化可以为冰川物质平衡和冰川灾害研究提供重要信息.本文研究利用2007-2008年的7景ALOS/PALSAR影像和偏移量跟踪技术提取亚洲最大的山岳冰川之一--南伊内里切克冰川的运动场.ALOS/PALSAR影像的时间连续性和南伊内里切克冰川的冰碛覆盖为SAR偏移量跟踪技术获取连续的冰川表面流速提供了基础,然而冰川积累区降雪、附加冰带消融、陡坡区域裂缝发育等客观事件的发生对速度的获取仍有局部影响.尽管如此,本文仍得到了整个冰川不同季节的平面运动场,并且在所有6个时间段内观测到的运动场非常吻合.详细地分析揭示南伊内里切克冰川运动具备以下规律:流速由轴部向两侧递减,由源头向下至雪线处运动速度逐渐增加,然后再向末端逐渐递减;流速大小和坡度大小呈非线性正相关,坡度从1°突变至16°时,冰川运动加速会导致裂缝发育;夏季受冰川湖影响,尾部分支流速能激增至96 cm/d;暖季速度会高于寒季5～10 cm/d.该冰川的冰舌主体日平均速度为20～50 cm/d,局部最高速度可以达到65 cm/d.在冰舌上提取了一些样点的速度作统计,结果显示各个时段中所有样点的平均速度最高可达33.3 cm/d,最低可至27.9 cm/d.冰舌部分的速度和2004年的数据相比下降了约5 cm/d.     

基于时序InSAR的沙湾大沟滑坡型泥石流发育特征研究

滑坡型泥石流由滑坡失稳解体为其提供物源,运动过程中在高重力势能作用下其所造成的冲击和破坏能力较普通泥石流更强,给人们生命财产安全带来极大威胁.传统研究方法多从土体物理力学入手,以局部试验为主,难以从时空角度对其发育机制进行大尺度研究.因此,本文结合坡向数据,利用二维形变分解获取沙湾大沟糯勒滑坡体形变趋势,以探究滑坡型泥石流在复杂形变机制下的发育模式.首先,通过小基线集干涉测量技术(SBAS-InSAR)获取研究区坡表2019—2021年的Sentinel-1A雷达视线(LOS)向形变速率;其次,引入坡向数据,并联合升降轨解算出滑坡体垂直向和沿坡向的形变值,从而获取滑坡体二维形变趋势.结果表明,坡体长期处于滑移状态,最大形变速率高达-347 mm/a.坡体后缘受雨水下渗作用,自重增加,孔隙水压力增大,抗剪强度降低,位移表现为沿坡向和垂直向的共同作用;坡体前缘受两侧泥石流沟切割和后缘坡体挤压作用,表现出强卸荷,位移以沿坡向为主.研究表明了降雨对滑坡形变的影响,坡体随降雨发生季节性运动,揭示了滑坡型泥石流在水动力驱使下的发育过程．本研究从二维形变的角度进行分析,直观反映出了滑坡型泥石流的演化...     

基于Landsat与Sentinel-3A卫星数据的当惹雍错1988-2018年湖泊水位-水量变化及归因

湖泊变化是气候变化的指示器.为探索利用单一短时间尺度的卫星水位数据源估算长时间序列的湖泊水量变化的可行性,本文利用短时间尺度（2016—2018年） Sentinel-3A合成孔径雷达高度计（SRAL）作为唯一卫星水位数据源,以藏北高原内陆湖泊当惹雍错为例,结合基于Landsat光学遥感数据提取的1988—2018年的湖泊面积,综合分析2016—2018年间的非结冰期遥感湖泊面积与遥感湖泊水位变化,基于该时段范围的水位变化-面积变化关系和水量估算公式,估算1988—2018年湖泊水位水量变化与2001—2018年的年内变化,并结合GLDAS产品数据与雪线变化情况初步探讨湖泊变化的可能原因.结果表明：当惹雍错近30年湖泊面积扩张明显,湖泊水位、水量增加显著,相比1988年,2018年的湖泊面积、水位、水量分别增加21.1 km²、5.29 m、44.75亿m³.其中1988—1998年湖泊面积-水位-水量有所减少,2000—2018年间湖泊变化总体呈增加趋势.2001—2018年内湖泊面积、水位、水量变化呈现干湿季特征.1996—2014/2015年湖泊水量变化为38.3亿/35.5亿m³,水量变化趋势、变化量与以往对应时间段的研究结果具有较强的一致性.湖泊面积扩张主要发生在水下地形平缓的东南部和中西部区域.结合气候因素与雪线变化的分析表明,湖泊水量变化受降雨、气温影响复杂,长时间年际尺度上的湖泊水量增长与气温的一致性较降水量强,湖泊湿季受降水量与气温的影响都较大,其中2008—2018年的湿季降水量、气温与水量变化散点拟合的确定性系数R²分别为0.613、0.845.该研究表明Sentinel-3A合成孔径雷达数据在湖泊水量变化估算上的潜力,为利用单一且只具有短时段数据的卫星雷达数据估算长时间序列湖泊水量变化提供依据.     

2005—2017年两次强ENSO事件对中国区域陆地水储量变化影响的卫星重力观测

近年来极端气候事件的频发对全球和区域性水循环产生了重大影响,特别是2005—2017年间两次强ENSO(El Nino-Southern Oscillation)事件使得全球陆地水储量出现了较大的年际波动.GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)重力卫星随着数据质量的提高、后处理方法的完善和超过十年的连续观测,捕捉陆地水储量异常的能力明显提高,这为研究2005—2017年间两次强ENSO事件对中国区域陆地水储量变化的影响提供了观测基础.本文综合利用GRACE卫星重力数据、GLDAS水文模型和实测降水资料分析了中国区域陆地水储量年际变化和与ENSO的关系.研究发现:长江流域中、下游地区和东南诸河流域与ENSO存在较高的相关性,与ENSO的相关系数最大值分别为0.55、0.78、0.70,较ENSO分别滞后约7个月、5个月和5个月.其中长江流域下游地区与ENSO的相关性最强,2010/11 La Nina和2015/16 El Nino两次强ENSO事件使得陆地水储量分别发生了约-24.1亿吨和27.9亿吨的波动.在2010/11 La Nina期间,长江流域下游地区和东南诸河流域陆地水储量异常约在2011年4—5月达到谷值,而长江流域中游地区晚1~2月达到谷值.在2015/16 El Nino期间,长江流域中、下游地区和东南诸河流域陆地水储量从2015年9月到2016年7月持续出现正异常信号.其中,2015年秋冬季(2015年9月至2016年1月)陆地水储量异常明显是受此次El Nino同期影响的结果;2016年春季(4—5月)陆地水异常是受到此次厄尔尼诺峰值的滞后影响所致;2016年7月的陆地水储量异常则与西北太平洋存在的异常反气旋环流有关.     

动态调水过程水文和理化因子共同驱动丹江口水库库湾浮游植物季节变化

丹江口水库是南水北调中线工程水源地,库湾是水库型湖泊水质安全敏感区,动态调水过程库湾水质直接关系到调水安全.为探究动态调水过程中丹江口水库库湾浮游植物季节变化规律和驱动因子,2018年7月—2019年7月,从丹库入库口到渠首调水口,按季节对18个样点进行水质和浮游植物群落组成分析.从整个丹库来看,浮游植物全年总丰度变化范围为0.43×10~3～4.7× 10~6 cells/L,夏季最高,秋季最低;Shannon-Wiener指数春季最高,秋季最低.春季群落为硅藻—绿藻型,夏季为绿藻—硅藻型,秋季为蓝藻型,冬季为蓝藻—绿藻—硅藻型,秋季蓝藻相对丰度最高.位于丹库准保护区内的库湾胡寨,秋季水体电导率、总氮、总磷和叶绿素a浓度最大,蓝藻丰度最高.从入库口经库湾到调水口,浮游植物群落组成存在明显演替.从水文因子来看,秋季水库水位较高,调水流速和流量增加,线性回归分析表明,水位对ShannonWiener指数的影响最为明显,水位越高则多样性指数越低;流量和流速与Shannon-Wiener指数也呈负相关,但相关性较低.方差分解分析发现,水文因子和理化因子共同影响了浮游植物群落组成;偏Mantel分析显示3个库湾浮游植物群落组成与水温、氧化还原电位、化学需氧量、总氮和总磷浓度相关;典范对应分析也表明,总氮是影响库湾浮游植物群落组成最显著的环境因子.人类干扰活动改变了库湾水质理化性质,强干扰提高了蓝藻门丰度.因此,控制库湾人类干扰强度,尤其在水位和调水量较高的秋季,对于改善水体藻类组成、保护整个丹江口水库水质具有重要意义.     

基于多源遥感数据的巢湖水华长时序时空变化(2009—2018年)分析与发生概率预测

湖泊富营养化导致的水华问题严重影响了淡水资源的利用和保护,快速、全面、准确的监测水华信息对于湖泊水环境的治理具有十分重要的意义.本文以巢湖为研究区域,利用多源光学遥感影像和时空融合技术,采用波段融合的方式将NDVI指数波段加入到遥感影像当中,并通过监督分类解译水华信息,以此揭示2009-2018年10年间巢湖水华的时空变化规律.结果表明：巢湖发生的水华以零星和局部水华为主,2012年巢湖水体首次出现区域蓝藻水华;巢湖水华的季节变化性强,夏、冬半年水华变化差异大,其中2018年季节间的差异最为显著;巢湖水华后五年发生频率明显高于前五年,西半湖水华较东半湖严重,且巢湖西北部是水华的高发区域,2011年水华开始向沿岸蔓延,2014年水华首次出现在西南湖区,2016年巢湖水华高发区域新增巢湖东部和中部地区.另外,本文根据巢湖的相关气象数据,构建了Logistic水华气象风险概率预测模型,模型平均预测准确率高达87.52%.探究巢湖水华长时序的时空变化规律有助于从宏观上把握其动态趋势,为后续湖区治理以及周边生态环境建设提供理论依据,水华气象风险概率预测模型可为巢湖水华的预警和防控提供决策支持.     

太湖流域滆湖水体悬浮物分布特征及其影响因素

基于2018—2019年的周年调查,分析了滆湖总悬浮物（TSS）的时空分布特征、组成及其季节变化规律,并探讨了水体悬浮物的影响因素及其与氮、磷的关系.结果表明：（1） TSS浓度的年内变化范围在11.80~105.87 mg/L之间,平均浓度为41.87±18.09 mg/L.（2）滆湖水体TSS时空差异显著.空间上呈现高速公路以南湖区（B区）大于高速公路以北湖区（A区）,沿岸高于湖心区的分布趋势;季节变化整体表现为：夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季,且夏季显著高于其他季节.（3）滆湖水体中无机悬浮物（ISS）和有机悬浮物所占TSS的比例差异悬殊,分别为75.5%和24.5%,A区和B区均以ISS为主.（4）线性拟合表明,TSS与颗粒态氮、总磷和颗粒态磷具有极显著正相关关系;（5） TSS与叶绿素a浓度相关性极显著.综合结果分析,藻类暴发和泥沙再悬浮是影响滆湖水体悬浮物浓度的重要因素.     

利用GPS与环境负荷形变数据研究台风引起的垂向地表位移

台风造成的强降雨、低气压、海面高度变化均会引起地表的形变.本文利用中国大陆构造环境监测网(陆态网)7个GPS台站每日的垂向位移和环境负荷形变模型分析2018年9月10—26日台风"山竹"期间不同负荷引起的区域垂向地表形变.结果表明,台风期间大气负荷和非潮汐海洋负荷垂向形变最大分别达到5.1 mm和-9.2 mm.模型能较好地反映河流区域地表水文负荷变化造成的垂向形变,但不同模型之间存在系统偏差.由于缺少地下水等信息,模型反映负荷长期形变效应的效果不佳,且形变的量级明显小于GPS观测的结果.迅速增加的水文负荷使北海GPS站从开始下沉到最低点(-15.6 mm)5天的下沉量达到25.7 mm;珠海、广州GPS站均观测到河流汇水作用造成地表的二次下沉,且珠海站一周后才抬升到正常位置;湛江和北海GPS站能较好地反映河流水位变化,相关系数分别为-0.66和-0.50.研究结果表明,相比于形变模型,GPS能更有效地监测台风短期水文负荷形变,可为台风洪水等灾害监测与预报提供有用的信息.     

2019年6月17日四川长宁MS6.0地震序列震源机制解与发震构造分析

2019年6月17日,在青藏高原东缘四川盆地南缘宜宾市长宁县发生M_S6.0地震,其后5天内相继发生了珙县M_S5.1、长宁M_S5.3和珙县M_S5.4强余震;7月4日,在珙县珙泉镇再次发生M_S5.6地震.因灾害叠加,本次地震序列导致13人死亡,200多人受伤,大量房屋受损,造成了重大的人员伤亡和财产损失.本文基于四川区域地震台网提供的地震资料,采用多阶段定位方法,对长宁M_S6.0地震序列早期（2019年6月17日至22日）余震进行了重新定位,同时,利用CAP波形反演方法,获得了序列中截止至7月4日的16次M_S≥3.6地震的震源机制解与震源矩心深度,对该序列的发震构造进行了初步分析.长宁M_S6.0地震序列重新定位后的610次M_L≥1.5地震分布显示余震区呈NW-SE向展布,长约25 km,宽5 km;序列震源深度在0~10 km区间,深度均值约3.2 km,但空间上呈西深东浅的分布特征.长宁M_S6.0地震位于余震区的东南端,具单侧破裂特征.CAP波形反演结果显示长宁M_S6.0地震序列以逆冲和逆冲兼走滑型地震为主;16次M_S≥3.6地震的震源矩心深度在1~7 km范围,平均深度3.5 km,与定位结果一致,揭示本次长宁地震序列发生在上地壳浅部.根据序列空间分布、震源机制解及震区构造特征,推测本次长宁M_S6.0地震序列的发生可能与长宁—双河复式大背斜中白象岩—狮子滩背斜和双河场褶皱及其伴生断层活动有关,位于余震区西北段的6月17日珙县M_S5.1、22日珙县M_S5.4及7月4日珙县M_S5.6地震应为6月17日长宁M_S6.0地震触发白象岩—狮子滩背斜伴生断层活动所致.序列发震构造整体呈NE-SW向挤压为主、兼具一定NW-SE向拉张分量的构造变形特征,与南侧2018年12月16日兴文M_S5.7和2019年1月3日珙县M_S5.3地震所呈现的NW-SE向挤压、NE-SW向拉张构造变形特征具有显著差异,揭示四川盆地南缘地带处于构造变形模式的转换区域,所处构造环境的变化导致本次长宁地震序列震源区及附近区域发震构造变形特征具有复杂性.     

四川长宁MS6.0地震震区上地壳速度结构特征与孕震环境

北京时间2019年6月17日22时55分,四川省宜宾市长宁县发生了MS6.0地震(28.34°N,104.90°E),四川盆地内部及边缘地带的深部孕震环境和潜在地震危险性再次引起了国内外地震专家和学者们的密切关注.为了揭示长宁MS6.0震区的深部介质结构特征和孕震环境,综合解译地震活动的构造背景和展布特征,本文充分收集川东南宜宾长宁地震震区及其周边范围内由四川省数字测震台网、宜宾市地方测震台网以及2016年以后宜宾长宁地区新增小孔径流动地震台阵等共计35套观测地震设备2013年1月—2019年7月记录到的17305次地震的P波到时资料的数据,应用双差地震层析成像方法,反演得到了长宁震区及周边上地壳三维P波速度结构特征,并结合此次震后科考组在震区获取的三维大地电磁阵列测深和重力密集测量等最新观测资料,综合分析讨论了长宁震区速度结构特征与地震活动关系、孕震环境及其地震危险性等科学问题.研究结果表明:长宁震区及周边上地壳P波速度结构呈现出明显的横向不均匀性,震区沉积盖层的物性特征分异明显,双河场背斜褶皱北西侧的波速结构与其东部存在明显的差异性且浅层P波速度结构分布特征与地表地质构造和地层岩性密切相关.重新定位后的长宁MS6.0地震序列空间分布特征与震区上地壳介质速度结构存在密切关系,序列大体上沿着高低速异常分界线呈NW-SE向展布,并终止于白象岩—狮子滩背斜构造东段附近,长宁震区及周边介质速度结构的非均匀变化是控制主震及其序列空间展布的深部构造因素.三维P波速度结构还表明了长宁MS6.0震区双河场褶皱附近存在不一样的深浅构造背景,震区褶皱构造伴生断裂的复杂性可能破坏了盖层地层成层性,造成了介质物性界面的变化多样,从而导致深浅构造耦合存在明显的差异.长宁MS6.0地震震中位于速度结构发生变化的边界带附近,这种介质物性变化的边界带可能是中强地震孕育和发生的有利部位.长宁MS6.0地震及其序列绝大部分发生在基底滑脱带之上,由于受到区域NE-SW向主压应力和经华蓥山构造带传递而来的NW-SE向的现今应力场的共同作用,导致了此次长宁6.0级地震的发生,而随后发生的珙县MS5.1、长宁MS5.3、珙县MS5.4和MS5.6地震以及大量中小地震事件均为长宁6.0级地震触发作用所致.P波速度结构还揭示了震区双河场褶皱以及该褶皱构造地表出露伴生的大地湾断层和NW向大佛崖断层两侧浅层速度结构特征各异,结合长宁—双河背斜与轴线方向一致的NW向伴生断裂构造比较发育,而褶皱东侧的伴生断裂走向表现出多样性和复杂性,由此推断除了受区域性构造运动的影响之外,长宁震区局部构造的差异性活动也较为突出,长宁—双河背斜构造区轴部构造及其伴生的断裂具备一定的发震能力和深部孕震背景,这可能也是长宁地震余震强度较大、活动持续时间较长的主要原因,川东南地区地震活动趋势和潜在地震危险性仍值得进一步关注.