新疆地理所积雪雪崩研究三十年

一、基本情况积雪作为干旱区和半干旱区的一种重要水资源,对于它的研究,是非常迫切和重要的。三十年来,我所积雪科研人员与院内、外兄弟单位协作,对新疆境内的积雪分布,平原地区积雪利用以及天山、喀喇昆仑山、阿尔金山等山区的道路雪害(其中包括雪崩,风吹雪)进行了调查和防治研究。1978年建立冰川积雪室,1983年调整为积雪研究室,并确定积雪室的方向任务是:通过综合考察,定位观测和分析实验究研,探讨雪崩,风吹雪的形成机制、运动规律、积雪力学性质和热力学变态,雪颗粒再结晶溶化过程,辐射在融雪期的热效应与     

基于树轮δ~(13)C的阿尔泰山南坡夏季降水变化分析

利用阿尔泰山南坡东、中、西部3个样点的西伯利亚落叶松树轮δ13 C序列,结合阿勒泰地区7个气象站降水资料分析表明,树轮δ13 C序列对阿尔泰山南坡夏季降水有较好的响应,最高相关系数可达到-0.682(p0.0001)。利用回归方法重建了过去160年来阿尔泰山南坡夏季降水量。阿尔泰山南坡夏季降水在1850—1871年偏多,1872—1956年经历了长期的干旱,20世纪60年代至今,随着新疆整体气候的暖湿化,阿尔泰山南坡经历了较长的湿润期。重建的夏季降水与上年冬季北极涛动(AO)有较好的相关性,北极涛动可能对阿尔泰山南坡过去160年降水有较大影响。阿尔泰山南坡过去160年夏季降水变化存在11a(95%)、2.7a(95%)、2.4a(95%)、2.1a(99%)和2.0a(99%)的准周期变化。     

玛纳斯河流域气候变化对参考蒸散量的影响

蒸散量是内陆水循环的重要环节,探索西北干旱半干旱区气候因素对蒸散量的影响,有助于深入研究内陆水循环对气候变化的响应。本文利用玛纳斯河流域1964—2010年6个气象台站的日气温、风速、相对湿度等气候资料,通过Penman-Monteith公式估算玛纳斯河流域的参考作物蒸散量(RET),利用回归分析、Mann-Kendall等方法分析研究参考作物蒸散量的时空变化特征。结果表明:(1)玛纳斯河流域参考作物蒸散量空间差异明显,除石河子外南部绿洲区参考作物蒸散量均大于北部绿洲边缘区,季节变化趋势也较北部明显。从季节上来看,玛纳斯河流域参考作物蒸散量季节变化差异显著,夏季是参考作物蒸散量变化的主要贡献者,其次是秋季大于春季,冬季的变化最小。(2)南部绿洲区平均风速的减小是参考作物蒸散量减少的主要原因,北部绿洲边缘区相对湿度的增加是参考作物蒸散量减少的主要原因。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川近雪面气象要素观测分析

利用中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所于2009年1月20日至12月31日在天山乌鲁木齐河源1号冰川冰雪表面实施大气科学观测实验观测取得的资料和同期大西沟气象站资料, 分析了1号冰川四季大气温度、风速、风向以及总辐射的变化特征, 对比、探讨了冰川尺度上冰雪表面与周边山地的辐射和地-气热量传输特性, 在此基础上揭示了二者气温、风速、大气湿度变化的差异及其成因. 研究表明: 1)由于冰川冰雪对太阳辐射的反射率高, 冰雪表面得到的净辐射和热量少, 使得冰川四季大气温度比大西沟站平均偏低2.9 ℃; 2)冰川与周边山地下垫面的不同, 引起太阳净辐射-温度场-气压场-风场的连锁变化, 造成冰川轴向风以下行偏南气流为主导, 法向风盛行偏东气流; 冰川夜间风速大于大西沟, 白天却小于大西沟风速; 3)冰川和大西沟大气含水量较高, 相对湿度在40%～80%之间变化, 因大西沟地表蒸发大, 其相对湿度略高于冰川.     

塔克拉玛干沙漠腹地黑碳气溶胶浓度

利用2006年3月-2007年2月塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站黑碳测量仪的观测数据,结合同期PM₁₀、能见度及常规气象观测资料,分析了沙漠地区大气中黑碳气溶胶浓度的变化特征及其影响因子。结果表明：观测期间黑碳浓度小时平均值为1.81±1.58 μg·m^-3,日平均浓度为1.72±0.85 μg·m^-3,区域本底值为0.78 μg·m^-3;日变化呈单峰,与其他地区的双峰、三峰型不同;季节变化特征明显,春、冬季黑碳浓度较高,秋季较低,春季大量沙尘增加了气溶胶的吸收特性,黑碳测量仪观测的黑碳浓度要高于近地面大气中实际的黑碳浓度;黑碳浓度小时平均值与风速呈显著非线性相关,不同风向下黑碳浓度水平有较明显的差异,该地区黑碳浓度的变化与盛行风向上来自污染较严重地区的气团输送有关,并且受局地沙尘和排放源的影响。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘气溶胶对低层大气的加热效应

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2006年8月1日-2007年7月31日近地层80 m铁塔逐时温度、辐射和5 minPM10浓度、黑碳(BC)质量浓度、散射系数等数据,结合地面常规气象数据筛选出四季沙尘过程,剔除云的影响,以每次沙尘过程的晴空为大气背景值,分析沙尘气溶胶对低层大气的加热效应.结果表明,沙漠腹地沙尘过程对低层大气日平均温度有显著的增温效应,扬沙在冬、春季最剧烈,日平均温度分别高出晴空3.4和3.8℃,沙尘暴其次,浮尘最小.沙尘过程显著地增大了大气逆辐射量,沙尘暴日平均为晴空的1.24倍,扬沙为晴空的1.21倍.沙尘影响低层大气温度梯度分布,显著缩短了大气的逆温时间,减弱了逆温强度.沙尘过程对低层大气增温的原因,春季是大粒子浓度的显著增大,冬季是吸收性粒子的增多,而夏、秋季则为小粒子浓度的增大和散射系数的增大.低层大气温度梯度在扬沙天气随PM10的增加而减小,主要由低层10m以下大气温度变化引起;浮尘天气主要与小粒子浓度关系密切,其影响高度最大,春、夏季可以达全层80 m,秋、冬季也可超过32 m;沙尘暴一致性较差,除秋季外,均由2 m以内温度变化所致.     

艾比湖胡杨宽度年表建立及其环境意义

  在艾比湖东岸采集了3个样点的胡杨树芯标本,建立了艾比桦和东大桥两个采样点的树轮宽度年表（STD,RES和ARS年表）,年表长度分别为196 a和210 a,并分析了年表的特征。对树轮标准年表与精河气象站的温度、降水量进行的相关分析发现,温度和降水对胡杨年轮宽度生长的影响较小,没有达到显著相关,表明该区域的降水和温度都不是树木生长的主要限制条件。艾比湖湖面面积变化、沙尘暴日数与树轮宽度指数的相关分析表明,艾比湖湖面面积与轮宽指数呈反向变化,而沙尘暴日数与轮宽指数呈显著正相关,特别是精河站年沙尘暴日数与东大桥当年（t）、次年（t＋1）和再次年（t＋2）的标准年表指数的相关系数分别达到0.31、0.61和0.57,且后两项通过了0.01显著性检验,表明二者受到共同环境因素的制约。可能由于东大桥采点位于河道附近,地下水位较高（1.4～2.7 m）,在高湖面时期,与之对应的较高的地下水位反而制约了胡杨的生长,而在湖面较低的年份,地表干燥而裸露,沙尘暴频发,地下水位较低,更适宜胡杨的生长。     

古尔班通古特沙漠的辐射热量交换分析

位于新疆准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠是我国第二大沙漠。根据古尔班通古特沙漠的自然条件,对不同下垫面区域的太阳短波辐射和大气长波辐射热量进行了测量。结果表明:在晴天状况下,流动沙丘和固定沙丘的热量交换差异主要是由地表状况、沙层性质和气温等因素决定的。流动沙丘区反射率与长波辐射大于固定沙丘区,并且日、季变化明显。长波最大辐射值出现在午后,近似于太阳总辐射,最小值出现在日出前;沙层热通量随着深度的增加而增大,而辐射热量传输则随其深度的增加而减小,无论是流动沙层还是固定沙层,其热通量的零界面深度却基本一致(9月份),均在30~35cm之间。根据上述结果,本文还讨论了沙漠区在热量交换过程中,辐射热量差异引起的沙漠小气候效应和沙漠对区域气候的反馈作用。     

新疆精(河)-伊(宁)铁路沿线雪害形成机制及其防治工程措施

天山西部的降雪丰富,伊犁河流域年最大雪深普遍超过60crn,中国科学院天山积雪与雪崩研究站和伊犁的最大雪深分别高达152crn和89cm。因此,天山西部山区风吹雪和雪崩灾害较多,严重影响着当地的交通安全。新疆精(河)-伊(宁)铁路经过的缓坡丘陵区是风吹雪灾害多发区,崇山峻岭区是雪崩灾害多发区。通过对铁路沿线的气象要素进行分析与推算,结果表明,该地区的最大风速平均值14．0m／s,30a-遇的最大风速与最大积雪深度分别为20．3m／S和160cm;平均冬季降水量153．2mm,为风吹雪灾害的发生提供了物质与动力条件。在风吹雪多发区,风吹雪的主要危害类型是路堑型风吹雪沉积,其次为低路堤型风吹雪沉积等。经过野外考察和室内分析,基本上查清了精(河)一伊(宁)铁路沿线风吹雪的发生与分布规律,并且针对性地提出了铁路在雪害多发区的设计原则和雪害防治方法。认为路堤防风吹雪的适宜高度为200～1500cm,路堤若低于200cm,路面上易发生风吹雪沉积;若路堤的边坡较陡,则路面上不易发生风吹雪沉积;路堑边坡的角度越小,路堑越深,路堑走向与主导风向的夹角越小,风吹雪沉积越不易发生;风吹雪的防治应以防风吹雪走廊和下导风板为主,并辅以侧导板、挡雪墙等工程。精-伊铁路雪崩灾害主要发生在崇山峻岭区,主要类型为坡面雪崩和坡面沟槽雪崩。阳坡雪崩多发生在降雪季节,雪崩危害相对较少;阴坡积雪不易融化,雪崩危害大。阴坡雪崩在整个冬季从开始下雪直到次年春季积雪融化以前都可发生,危害时期长。在雪崩灾害的多发区,铁路选线时明线工程最好能选在阳坡,永久性建筑物或设施要尽量避开沟槽雪崩的运动区和堆积区;铁路线横穿河流处,桥梁的桥墩和铁路延伸线一定要避开沟槽雪崩的运动区和堆积区,尽量选在两雪崩之间的山梁或山脊处,隧道出入口也要选在突出的山嘴或山梁等正地貌部位。在其他条件允许的情况下,线路应尽量向坡面的上部抬升。精一伊铁路沿线雪崩灾害治理原则：在所有的隧道出入口,隧道再向外延伸3m,上方再修建导雪堤,可保隧道口的安全;在工程建设过程中,要求尽量少地破坏铁路两侧的植被,特别是树林和灌木。     

帕米尔高原东部径流量变化及其对气候变化的响应

水资源是制约中国西北干旱区社会经济可持续发展和生态安全的关键因素.以发源于帕米尔高原东部的喀什噶尔河和叶尔羌河流域为研究区,基于该区6个气象站月平均气温和降水量观测资料,以及5条代表性河流的出山口水文站1950年代晚期以来的月径流量观测数据,分析了该区域气候和水文年际变化特征,以及气候变化背景下径流量的响应特征.结果发...