大兴安岭林区火灾后冻土环境的变化——以古莲河煤矿地区为例

本文通过对我国大兴安岭古莲河煤矿地区火灾后第二年冻土环境的野外调查表明,火灾后气温、地温、蒸发量及风速有明显的增加;湿度、含冰量、含水量有显著的减小。所有这些因子的变化导致了季节融化深度的增加。这些结论说明了森林火灾后冻土环境确实有较大的变化。此外,结合室内试验,本文还对火灾后最大季节融化深度(ξ_(max))进行了预测、由于植被与冻土关系的复杂性,本文对今后的工作提出了自己的看法,以便更完善地研究火灾后冻土环境的变化及对森林生态系统的影响。     

青藏高原冻土及水热过程与寒区生态环境的关系

从青藏高原冻土及水热过程出发,利用青藏高原活动层监测数据,讨论了冻土水热过程与植被生长环境的关系,比较了季节冻土区与多年冻土区水热过程的差异及与植被的关系,同时讨论了不同草地生态冻融过程的变化.结果表明,冻土及水热过程与寒区生态环境有着密切的关系,冻土及水热过程不仅控制着地表状态的变化,影响着植被的发育程度,同时二者之间也存在着强烈的相互作用的关系.一旦地表条件被破坏,干扰了冻土水热过程与地表植被生长间的平衡关系,将引起生态环境的退化,出现荒漠化,甚至沙漠化.     

论青藏铁路修筑中的冻土环境保护问题

本文通过研究已建青藏公路修筑过程中寒区冻土环境和生态环境的破坏特征，分析总结了寒区环境破坏对公路工程的影响。青藏公路工程修建活动极大地改变了冻土环境，使得多年冻土退化，上限加深，诱发了一系列冻胀、融沉、热融滑塌等冻融灾害，使得生态环境原本就很脆弱的寒区环境更加恶化，如植被退化、荒漠化等，同时，冻土环境的破坏也使得工程环境恶化，直接影响青藏公路正常交通运输。因此，在即将进行的青藏铁路修筑工程中，必须深入研究其对冻土环境的影响，对冻土环境问题和环境保护应予以足够的重视。     

人类活动对青藏高原冻土环境的影响

采用物探技术、植物样方调查对青藏公路沿线工程活动对冻土环境因素之间的影响进行了分析研究, 结果表明: 由于工程活动对原冻土区地貌、植被及表土层结构等的干扰破坏, 致使工程区及其影响区冻土上限下降速度加快, 同时得出了冻结层上水埋深(1～3 m)与冻土层厚度变化的关系以及冻结层上水水位随冻土上限下降而变化的规律. 指出工程活动对植被的影响不仅与工程本身有关, 也与工程区冻土厚度、地下水、土壤等因素有密切关系.     

代表中国冻土学研究的一个重要里程碑——《中国冻土》一书

冻土是地气之间热量交换的产物, 因此, 冻土对气候的微小变化和变动都非常敏感. 同时, 冻土条件的变化对地气之间水热交换,气候及环境条件,地表径流及地下水, 地气之间的碳循环,植被生长及生态系统, 以及寒区工程建筑都具有重大的影响作用. 研究冻土与环境以及人为活动的相互作用及其反馈效应是全球变化研究的重要内容。     

代表中国冻土学研究的一个重要里程碑——《中国冻土》一书

冻土是地气之间热量交换的产物, 因此, 冻土对气候的微小变化和变动都非常敏感. 同时, 冻土条件的变化对地气之间水热交换,气候及环境条件,地表径流及地下水, 地气之间的碳循环,植被生长及生态系统, 以及寒区工程建筑都具有重大的影响作用. 研究冻土与环境以及人为活动的相互作用及其反馈效应是全球变化研究的重要内容。     

黑龙江省冻土活动层厚度年际变化影响因素分析

冻土活动层是冻土地区地层内水热交换最为活跃的区域,对气候与环境变化十分敏感。黑龙江省气候环境独特,冻土活动层受到地理位置（坡度、坡向及高程）、下垫面因素（地表土壤含水量、植被、积雪）及太阳辐射（地表反照率、土壤感热及潜热通量）等环境与气候变化的影响十分敏感。通过灰色关联、相关分析、趋势度检验、向量自回归模型发现：年内尺度上,冻土活动层厚度主要受到土壤含水量及植被的影响较大;年际尺度上,冻土活动层与积雪、植被、潜热通量呈负相关,并在不同的区域呈极显著负相关;与感热通量呈正相关,并在部分区域呈极显著正相关。近30 a来冻土活动层及各影响因素在各区域呈现不同的变化趋势,各影响因素对冻土活动层厚度影响程度不同,由高到低依次受到潜热、土壤含水量、植被、感热及雪深的影响,特别是潜热对冻土活动层厚度长期变化的贡献率达到35.09%。这种现象与东北地区独特且复杂的地理环境以及近30 a来各因素的变化关系密切。     

代表中国冻土学研究的一个重要里程碑——读《中国冻土》一书

冻土是地气之间热量交换的产物,因此,冻土对气候的微小变化和变动都非常敏感.同时,冻土条件的变化对地气之间水热交换,气候及环境条件,地表径流及地下水,地气之间的碳循环,植被生长及生态系统,以及寒区工程建筑都具有重大的影响作用.研究冻土与环境以及人为活动的相互作用及其反馈效应是全球变化研究的重要内容.     

长期循环荷载下冻土内部温度变化的试验研究

对-0.5、-1.0、-1.5 ℃三种温度下的冻土试样进行单轴循环压缩试验,每5秒测试一次试样内部的温度,得到了不同振动频率、动应力幅值下冻土试样内部温度随振动时间变化的曲线。结果表明：在循环荷载作用下冻土内部温度会升高,动应力幅值越大,温升速率越大;在一定动应力幅值范围内,随着振动频率的增大,温升速率增大;温升幅值受土样是否破坏以及达到破坏的时间长短影响,在一定动应力幅值下,适中的某一振动频率下其内部温升幅值最大;冻土试样的破坏受其内部温度升高的影响,如果冻土试样内部温度不断升高,试样最后将会发生破坏;而不会破坏的试样内部温度升高到一定值后保持稳定或开始下降,这是由于试样和所处环境之间的热交换引起的     

工程活动下的冻土环境研究

冻土与人类活动及环境息息相关，人类工程活动能诱发冻土环境、生态环境变化和冻融灾害及工程稳定性变化，因此，人类工程活动下的冻土环境变化及冻融灾害问题已日益引起国内外冻土研究的重视。人类工程活动加快了冻融过程变化，产生了极大的负面影响。文章主要从冻土稳定性、地面敏感性评价；冻土环境与工程建筑物的稳定性及相互关系；冻土环境保护和土地合理利用；冻土区生态环境研究等四个方面评述了近年来人类工程活动对冻土环境的影响研究。     

寒区线性工程沿线冻土区的植被恢复

寒区油气管道、公路、铁路等线性工程占地、建设和开挖对沿线寒区生态环境是一个切割、破碎的过程, 对自然植被和下伏冻土造成了很大的扰动. 管道泄露引发的油污还可引起植被的退化和死亡. 植被覆盖层破坏后改变了原有的地气界面之间的水、热交换条件和力学性质, 反过来又可加速引发下伏冻土和线性工程地基的退化. 基于保护线性工程地基及下伏冻土的目的, 同时顺应环境保护的要求, 目前就寒区线性工程的植被恢复问题已经有许多探索和实践. 当前, 寒区植被恢复注重最低限度的人为介入干预下的自然恢复, 根据线性工程沿线土壤、湿度、营养条件、物种分布和丰度, 视具体情况选择物种, 确定建植方法. 阿拉斯加管道和青藏铁路植被恢复上的经验和方法, 可为拟建的冻土区中俄输油管道项目沿线的植被恢复问题提供科学的参考和借鉴.     

长江源区高寒生态与气候变化对河流径流过程的影响分析

近40 a来长江源区气候变化剧烈,是青藏高原增温最为显著的地区之一,高寒生态系统与冻土环境不断退化.采用多因素逐次甄别方法与半经验理论方法相结合,基于多年冻土的不同植被覆盖降水-径流观测场观测试验结果,分析了长江源区气候-植被-冻土耦合系统中各要素变化对河川径流的不同影响.结果表明:近40 a来长江源区河川径流呈持续递减趋势,年均径流量减少了15.2%,频率>20%的径流量均显著减少,而>550 m³·s^-1的稀遇洪水流量发生频率增加;气候变化与高寒草甸覆盖变化对源区径流变化的影响较大,分别占5.8%和5.5%;气候与植被覆盖变化对径流的显著影响是与冻土耦合作用的结果,但冻土环境与冰川变化对径流的贡献尚不能准确评价.高寒沼泽湿地和高寒草甸生态系统对于源区河川径流的形成与稳定起到关键作用,这两类生态系统的显著退化是驱动河川径流过程中变差增大、降水-径流系数减少以及洪水频率增加的主要原因.保护源区高寒草甸与独特的高寒湿地生态,对于维护源区水涵养功能和流域水安全意义重大.     

不同下垫面对多年冻土浅层热状况的影响分析

近年来在气候变化和人类活动影响下, 青藏高原地表状况发生了大规模的改变, 并引发了多年冻土的退化, 给寒区环境与工程产生一系列不良影响. 而多年冻土作为地气系统相互作用的产物, 其变化主要取决于地气系统能量交换的方向. 应用青藏高原实地观测资料, 对不同地表状况下多年冻土浅层热状况进行了分析. 结果表明: 下垫面的改变对多年冻土区能量平衡状况产生明显影响. 在天然状态下地表能量收支基本保持平衡, 冻土变化也比较缓慢;而在下垫面改变特别是天然地表遭破坏后, 原有的能量平衡发生改变, 从而引起多年冻土的变化. 覆盖度较高的植被暖季能够阻止部分热量进入土层, 降低地表温度;而在冷季则能减少土层热量散发, 有助于保持地表温度. 植被的存在有利于保持多年冻土的稳定. 黑色薄膜覆盖能够增加地表吸收的太阳辐射, 并减少地表蒸发耗热, 造成地表吸热量大于放热量. 透明薄膜的"温室效应"可以有效地防止地表长波辐射的散发, 减少表层土壤热量的消耗, 从而引起地表温度的显著升高.     

寒区植被对冻土微波辐射影响的研究

理论和实验表明,微波辐射可以用来研究冻土的特性.但当冻土的上层被植被层覆盖时,植被吸收、发射并散射微波信号,冻土的微波辐射特征就会被改变.所以,研究植被层对冻土微波辐射特征的影响,对于准确获取下层冻土的微波辐射特性及冻土的变化监测极为重要.介绍了一种基于光线跟踪原理和耦合矩阵算法的微波辐射模型,用来计算植被层的发射率,可以计算得到视场内来自不同观测角度的整体发射率,以及V和H极化的相位差.根据车载双极化微波辐射计在C,X,K,Ka等4个波段的实测数据与模拟结果的比较,分别计算出来自植被层和冻土层的辐射,从而研究寒区植被对冻土的微波辐射影响.     

黄河源区冻土对植被的影响

黄河源区由于近年来气候变化的影响,打破了高寒植被与冻土环境之间稳定的适应性关系,由此引发了一系列生态环境退化的现象.在黄河源区多年野外工作的基础上,定量分析了冻土与植被之间的关系.研究表明:多年冻土埋深通过影响浅层土壤含水量影响植被生长的,多年冻土的埋深与浅层土壤含水率和植被的覆盖率具有良好的相关性规律.冻土埋深<2 m时,冻土埋深决定浅层土壤含水率,成为影响植被的生长主要因素;埋深>2 m时,冻结层上水水位低、补给量少,冻结层上水水量小,毛细上升高度不能达到植被根系分布的浅层土壤中,植被生长环境干旱化,多数植被生长受限制,这时只有少量根系发达的耐旱植被存活,覆盖率小,一般不超过35%.因此,2 m的多年冻土埋深为“生态冻土埋深”.近20 a来,黄河源区地温长期处于增温状态,多年冻土出现表层融化,形成深埋的或少冰的冻土等现象;部分地带完全融化消失,连续多年冻土变成不连续冻土或岛状冻土.多年冻土退化后,土壤含水量减少,导致植被物种更替、“黑土滩”等退化现象.     

青藏高原西大滩多年冻土活动层土壤性状与地表植被的关系

以青藏高原多年冻土区北界的西大滩为研究基点, 选取多年冻土不同退化阶段的两个样地, 对植被分布特征、 冻土活动层和土壤特性等进行调查监测, 同时分析不同活动层状态下土壤水热、 养分和地表植被特征变化及相互间的作用关系. 结果表明: 西大滩地区的植被以浅根系植物为主, 0~10 cm的表层土壤中地下生物量约占地下生物总量的63%和62.2%之多. 在气候条件基本一致的情况下, 多年冻土的存在情况及活动层土壤水热状况对植被生态系统的演变起决定性作用. 高地表植被覆盖下的冻土土壤水热调节能力强, 有助于延缓冻土退化过程. 西大滩土壤全氮、 碱解氮、 速效钾与有机质含量密切相关, 含量随冻土退化明显减少, 且随土层深度的变化曲线表现为相同的趋势. 土壤表层养分和速效养分受冻土退化程度的影响较大.     

古火灾历史重建的研究进展

火是地球系统的重要组成部分,与气候、植被、生物地球化学循环和人类活动密切相关。火对全球气候和生态系统的影响已成为目前全球变化研究的一个热点。火灾发生后会在周围的环境中留下许多燃烧产物,如黑碳、木炭屑、多环芳烃、左旋葡萄糖等,它们广泛存在于海洋、湖泊、河流、土壤和陆地风成沉积物中;还会留下一些火灾痕迹,如树木火疤、土壤磁...     

寒区冻土环境与工程环境间的相互作用

从冻土环境和工程环境相互作用着手 ,分析了青藏公路建设过程中的冻土环境破坏、环境保护状况及冻土环境保护对工程建设的重要性 ,同时对正在拟建的青藏铁路 ,阐述了人类经济活动对冻土环境和工程环境的影响 ,并初步提出寒区冻土、工程环境质量监测、管理和评价系统的设计框架.     

青藏高原多年冻土地区公路路基变形

通过对现场实体工程的长期监测资料和路基破坏机理分析研究,使我们对沥青路面对多年冻土的严重影响,导致多年冻土的升温与退化,使路基产生较严重的不均匀下沉变形,及其它所引起的一系列路基病害问题的发生发展过程有了较为系统和深刻认识,取得了大量现场实测资料及研究成果.讨论了高温多年冻土地区冻土路基的变形特征,以及冻土路基变形与工程地质条件的关系,给出了路基随地温波动变化而发生的变形过程。     

计划烧除对大兴安岭冻土、湿地环境的影响分析

大兴安岭是我国森林火灾严重地区之一,为了减轻森林火灾的损失,当地进行了多年的计划烧除,这一技术对减少大兴安岭森林火灾的危害起到了重要作用。但随着全球气候变暖,大兴安岭高纬度多年冻土退化和原始湿地萎缩、新生湿地扩大等环境问题开始得到关注,计划烧除对当地冻土、湿地的影响问题也显现出来,本文通过分析计划烧除与冻土、湿地的关系,提出计划烧除可能会对冻土、湿地环境产生影响,并提出可在一些地区探讨替代计划烧除的方法。