古尔班通古特沙漠植物雾凇凝结特征

古尔班通古特沙漠冬季稳定积雪期长,多雾凇天气.通过2007年11月~2008年3月在沙漠南缘的定位实验观测,发现植物雾凇凝结水总量平均为5.8 mm,占冬季降水量的21.8%,其中,沙漠区垄间和垄上植物雾凇凝结水总量分别是3.8 mm和9.1 mm,各占冬季降水量的14.4%和34.3%;植物雾凇凝结水量是雪面凝结水量的5倍;荒漠植物的雾凇凝结水可以增加古尔班通古特沙漠冬季植被分布区域水资源量.雾凇形成的最大风速一般小于3m/s;-15℃~-20℃是雾凇形成次数最多的气温区间,占全部雾凇日数的24.3%,气温低于-30℃时雾凇凝结量显著减少;观测期雾凇形成时大气最大相对湿度小于80%的日数占冬季雾凇日数的41%.低温、高湿、低风速的气象条件,加之梭梭枝条的细直径和针状叶特征,是古尔班通古特沙漠冬季具有丰富植物雾凇凝结水的重要原因.     

典型草原区芨芨草灌丛积雪形态与滞雪阻雪能力

通过对典型草原区芨芨草（Achnatherum splendens）灌丛积雪体的调查,研究了灌丛特征（灌丛高度、灌丛迎风侧宽度、灌丛顺风侧长度）对于积雪形态（积雪高度、积雪宽度、雪辫长度）的影响。结果表明：芨芨草积雪形态参数与灌丛特征单一因子间呈显著的幂函数关系（指数<1）,灌丛积雪发育过程及其形态特征是灌丛特征参数共同影响和作用的结果,灌丛高度对积雪高度与雪辫长度影响最大,灌丛迎风侧宽度对积雪宽度影响最大;在灌丛积雪的形成发育过程中,较小灌丛积雪形态发育较快,大灌丛积雪形态发育相对缓慢,不论灌丛特征如何变化,所有灌丛积雪体前期发育迅速,后期发育缓慢;灌丛二维空间滞雪范围模型直接反映灌丛对风力的干扰范围和积雪的潜在范围,间接反映灌丛的滞雪能力;灌丛三维空间阻雪量模型直接反映一定雪源、风况条件下灌丛的阻雪能力。建立的灌丛滞雪范围与灌丛阻雪体积模型,可为典型草原风吹雪区积雪资源估算和雪害植物防治技术提供理论依据。     

确定滤纸法试验平衡时间的数值模拟

滤纸法是一种测量非饱和土基质吸力的重要方法,而测量结果是否准确,控制滤纸法的试验时间非常重要.基于有限元数值分析软件SEEP/W,建立滤纸法的数值模型,分析滤纸法试验过程中的水分运移过程,研究非饱和黏土的水力参数、初始重力含水率、初始干密度等因素对滤纸法平衡时间的影响.结果表明,试验开始时,干燥滤纸会迅速吸水,随后滤纸与土样吸力才逐渐平衡,以含水率为判断标准得到的平衡时间T_w会小于以吸力为判断标准得到的平衡时间T_ψ,建议滤纸法的实际试验时间接近于T_ψ.滤纸法的平衡时间约为4～16 d,当土样饱和渗透系数较小时,滤纸法的平衡时间大大增加,平衡时间随土水特征参数a、n、饱和渗透系数、初始含水率及干密度的增大而减小,随饱和体积含水率的增加而增加.     

高寒草甸土壤微生物功能多样性对积雪变化的响应

积雪是高寒地区不可忽视的生态因子,不仅直接影响土壤温度、水分,而且间接影响土壤微生物群落组成和多样性。为研究高寒草甸生态系统中土壤微生物对积雪变化的响应,于2013年11月至2014年7月在青藏高原东缘红原县高寒草甸,通过人工堆积的方法建立4个不同积雪梯度,以自然积雪量为对照（CK）,2倍于自然积雪量（S1）、3倍于自然积雪量（S2）、4倍于自然积雪量（S3）。运用Biolog-Eco板法研究不同积雪梯度下土壤微生物功能多样性,并测定积雪变化对土壤温度和土壤养分的影响。结果表明：积雪期内,0~10 cm土层土壤温度随着积雪量的增加而降低,而10~20 cm土层随积雪量增加先降低后升高。增加积雪量处理后0~10 cm土层全磷（TP）、有机碳（SOC）显著增加（P<0.05）;而10~20 cm土层仅S3下全氮（TN）、TP、SOC增加。每孔平均变化率值（Average well color development,AWCD）在0~10 cm土层表现为CK > S2 > S1 > S3,而10~20 cm表现为S2 > S1 > CK > S3。在0~10 cm土层,S3处理显著降低了土壤微生物多样性McIntosh指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数（P<0.05）; 10~20 cm土层,S1和S2处理下多样性指数显著增加（P<0.05）。主成分分析显示：氨基酸类和酚酸类是微生物利用的主要碳源类型。相关性分析表明：多样性指数与TP、SOC、碳氮比（C/N）显著负相关（P<0.05）,氨基酸类碳源与TP、C/N显著负相关（P<0.05）。因此,冬季积雪一定程度上影响着土壤温度和土壤养分,进而影响高寒草甸土壤微生物群落功能多样性。     

西藏地堡那木岗矿区水系沉积物地球化学特征及找矿预测

利用SPSS等软件对矿区1：5万水系沉积物地球化学数据分析,选用平均值±3倍标准差（X±3S）作为上下限反复剔除原始数据的特值,使元素含量服从正态分布.最后以X+2S作为异常下限（T）,以1T、2T、4T三级浓度分带,圈定Cu、Au、Ag、Mo单元素异常和Au-Ag-Mo综合元素异常,揭示矿区内水系沉积物地球化学异常特征.将异常区与矿区地质特征、矿床（点）套合分析,表明异常受地层、断裂、围岩蚀变控制,对寻找矿（化）体、断层、围岩蚀变带有指示作用.最终,优选2处远景区,分别为3号综合异常区中心北北西方向至北东向断裂附近,1号、2号综合异常区及其东侧组成一个走向为东西向的异常带.     

稀有金属矿物溶解度对花岗伟晶岩成矿作用的制约

花岗伟晶岩型矿床是稀有金属矿床重要的类型之一。在花岗伟晶岩中,稀有金属元素Li、Be、Nb和Ta主要以独立矿物的形式存在,前人对稀有金属独立矿物在硅酸盐熔体中的溶解度及其影响因素展开了系统研究。本文综合分析了已有的实验数据,其结果表明,影响稀有金属独立矿物溶解度最为重要的2个参数是温度(T)和铝饱和指数(ASI)。因此本文建立了稀有金属独立矿物,尤其是铌锰矿和钽锰矿溶解度,与温度(T)和铝饱和指数(ASI)之间的定量关系: lg [w(Li)/10^-6]=-0.37×[1 000/(T/K)]+4.56,R²=0.44 lg [w(BeO)/10^-6]=-4.21×[1 000/(T/K)]+6.86,R²=0.91 lg [K_sp(Nb)/(mg²·kg^-2)]=-(2.86±0.14)×ASI_(Mn+Li)-(4.95±0.31)×[1 000/(T/K)]+(4.20+0.28),R²=0.86 lg [K_sp(Ta)/(mg²·kg^-2)]=-(2.46±0.11)×ASI_(Mn+Li)-(4.86±0.30)×[1 000/(T/K)]+(4.00+0.30),R²=0.80 式中,温度T为热力学温度,ASI_(Mn+Li)(ASI=Al₂O₃/(CaO+Na₂O+K₂O+Li₂O+MnO),摩尔分数比)和T的适用范围分别为0.6~1.2和1 073~1 373 K的范围内。上述公式为估算硅酸盐熔体中稀有金属含量提供了便利,为量化花岗伟晶岩成矿模型提供了基础。 稀有金属独立矿物溶解度随温度降低和铝饱和指数的增加而急剧降低,因此,在岩浆演化过程中,由岩浆侵位、分离结晶以及流体作用等因素引起的岩浆温度降低和铝饱和指数的增加,是导致稀有金属独立矿物结晶的主要机制。     

复合地层隧道围岩强度实时估算研究

隧道TBM开挖过程中经常会遇到复合岩层,在这种地质环境下,隧道掘进机（tunnel boring machine,简称TBM）开挖过程中的隧道围岩强度很难估计,隧道开挖掌子面和围岩容易发生坍塌。为了提高隧道掘进效率、预防事故发生,对开挖隧道围岩强度进行实时估算方面的研究很有必要。在重庆轨道九号线隧道TBM施工中,通过室内试验和现场实测数据发现,TBM推力F_N与岩石强度成正比、TBM扭矩推力比T/F_N（T为扭矩）与贯入度p^0.5成正比例关系。针对砂质泥岩、砂岩和灰岩组成的复合岩层,提出了一种利用现场实测推力F_N和扭矩T的值来快速估算开挖隧道围岩强度的方法,进一步对TBM实测数据进行线性拟合,从而得到估算公式中两个常数α₁、α₂的取值方法,并在10多个隧道实际工程中得到验证。结果表明,对于这种复合岩层地质环境,两个常数α₁、α₂的值与滚刀数量n和滚刀直径d相关。该研究成果为实时快速估算开挖隧道围岩强度提供了一种新的切实可行的思路,能提高隧道TBM施工的可靠性和安全性,具有重要的应用价值。     

降雪对三江平原小叶章湿地系统氮输入及生态效应

2006年11月至2007年4月,对降雪、地表积雪、积雪融水以及土壤(0～10cm)渗漏液进行野外监测,系统研究了降雪对三江平原小叶章湿地系统氮输入的影响。结果表明,降雪中氮浓度变化明显,其浓度受多种因素影响,降雪中TIN、TON和TN的沉降量分别为0.375、0.591和0.966kg/hm2。地表积雪的氮库主要由地表积雪的总水量决定。积雪融水中TIN以NH₄+-N为主,TN以TON为主;但NO₃--N较NH₄+-N易流失,TIN较TON易流失。土壤(0～10cm)对积雪融水的TIN、TON和TN截留量分别为1.53、0.10和1.63kg/hm2。积雪融水的氮输入促进土壤微生物和植物生长,具有明显的生态效应。     

云南喀斯特断陷盆地典型群落植物生态化学计量学特征

喀斯特地区地质化学、气候和人类活动强烈影响植物群落组成、植物元素含量和化学计量特征。本文以云南省蒙自市断陷盆地区天然林、灌丛和草地群落植物为对象,研究了植物叶片12种元素含量和生态化学计量特征。结果显示:研究区内植物元素含量存在较大差异,各元素含量从高到低的顺序依次是C>Ca>N>K>Mg>P>Fe>Al>Zn>Mn>Na>Cu,三种群落植物N、K、Ca、Mg、Al、Cu、Zn、Mn含量存在显著差异。天然林与灌丛群落植物生长受到P含量的限制,而草地群落植物生长受到N与P单独或共同的影响。草地群落植物C:N、C:Ca、C:Mg显著高于天然林与灌丛植物,N:P则呈现相反格局。三种群落间植物C:Ca比例显著不同,表现为草地＞天然林＞灌丛。在研究区内,有27对元素含量呈现显著相关,占总元素对的40.9%。这些结果表明,云南喀斯特断陷盆地植物为适应环境,形成了独特的化学计量特征和适应策略。      

长江源区小冬克玛底冰川区积雪消融特征及对气候的响应

2005年使用花杆法在小冬克玛底冰川上进行了两轮积雪融化观测,结果显示:6月中、下旬,冰川区积雪消融基本与气温同步变化,但到7月上旬积雪消融发生了变化:其融化时间提前了2 h,在12:00融化量就达到一定高度;融化量大,日平均融化量较6月中下旬大0.71 mm水当量;最大积雪融化量出现时间滞后于气温最高时间约2 h,于18:00达到最大值.雪坑雪层剖面真实记录了积雪积累与融化过程中的雪层变化.积雪融化除受温度影响之外,还与风速等其它因素有密切关系.温度越高,融化量越大;风速与积雪融化量的关系相对复杂.积雪融化量只与1.5 m高度风速有关.在2h尺度上,近地面风速大,积雪融化量也大;在日尺度上,风速与积雪融化量的关系较好,但在两个观测时段表现出不同的相关关系.研究区积雪量很少,受昼夜气温变化与下垫面状况的影响,积雪融水几乎不产生径流,对河川径流的影响程度极小.     

藏北高原典型季节冻土区和多年冻土区小气候特征对比研究

利用藏北高原位于季节冻土区的那曲BJ站和多年冻土区的唐古拉站2008年气象要素观测资料,对两站点的小气候特征进行了分析和对比,得到以下结论：那曲BJ站最大冻结深度可达1.5m左右;唐古拉站活动层最大融化深度超过了3.0m。两站的气温、比湿、降雨和积雪均有明显的季节变化;降雨和比湿均是5-10月较大,其他时段较小;积雪均基本集中在1-3月和10-12月。各层土壤温度及日变幅、温度的月均值和月最高/低值及月较差、比湿的月均值和瞬时最大值、风速瞬时最大值均是那曲BJ站大于唐古拉站。那曲BJ站与唐古拉站的风速、气温、比湿的年平均值分别是4.73m·s^-1、-1.34℃、3.96g·kg^-1和4.02m·s^-1、-5.80℃、3.25g·kg^-1,年降雨量和积雪日数分别为590.50mm、114d和405.27mm、135d,两站5-10月的降雨量分别占全年降雨量的96.20%和86.55%。两站在2月初和11月初由于较大降雪均出现了气温陡降的现象,最大积雪日均出现在11月,日最大积雪深度BJ站小于唐古拉站。典型晴天日,那曲BJ站在冬季而唐古拉站在冬春季节风速日变化明显;比湿日变化夏秋季节较冬春季节明显。     

基于气象要素的我国南方低温雨雪冰冻综合评估

利用1962-2012年260个常规气象观测站的逐日资料, 使用模糊信息分配方法划分我国南方出现低温雨雪冰冻天气时各气象要素的等级, 计算各等级出现的概率, 选取合理的气象要素条件建立了低温雨雪冰冻综合评估指数, 并给出了我国南方发生低温雨雪冰冻的风险区划. 结果表明:日最高气温≤6 ℃, 日最低气温≤0 ℃, 相对湿度≥80%, 日照时数≤1.3 h这一综合气象阈值条件能够合理地评估出南方地区低温雨雪冰冻事件发生的次数和持续时间. 四川省中南部、云南省东北部和贵州省西部、湖南省东部、江西省北部、安徽省、湖北省大部分地区以及陕西省的部分地区发生低温雨雪冰冻的风险等级最高. 近51 a来我国南方低温雨雪冰冻的风险虽有减小的趋势, 但近年出现重大灾害的可能性将有所增加.     

导线覆冰自动观测实验与覆冰过程分析

在贵州重冰区3个气象站和海拔2500m的梅花山野外观测点开展了3a冬季的导线覆冰自动观测实验,利用观测实验获取的大量连续覆冰过程数据,对导线覆冰重量及其气象条件逐小时演变特征进行了深入分析.结果表明:一次完整的连续导线覆冰过程包括覆冰开始、增长、维持、减弱、消融到结束五个不同的阶段,持续时间较长的覆冰过程中间可能出现间断,而覆冰增长、维持、减弱几个阶段可能重复交替出现.覆冰过程开始一般以气温下降到0℃以下且相对湿度90%以上为标志,当出现浓雾或降水时覆冰出现增长,当既无降水也无雾时覆冰进入维持阶段;整个覆冰过程中温度均低于0℃且维持很高的湿度,中途若温度上升且无雾和降水则覆冰有明显减弱,当气温稳定上升到0℃以上同时湿度下降时覆冰过程结束.覆冰过程的开始和增长一般持续时间较长,而覆冰的消融和结束则十分迅速.在气象站观测到的覆冰以雨雾混合冻结为主,降水对覆冰过程的开始和增长有重要作用,而在梅花山野外观测到的多为雾凇覆冰,降水对覆冰的作用不如地势较低地区显著.     

The scale effect on the soil spatial heterogeneity of Haloxylon ammodendron (C. A. Mey.) in a sandy desert

Haloxylon ammodendron Bge (C.A. Mey.) is a dominant shrub species in the Gurbantonggut Desert and plays an important role in preventing wind erosion and combating desertification, typically by developing fertile islands in desert ecosystems; however, such islands often depend on the scales. An experiment was conducted to determine the scale dependence for the soil spatial heterogeneity of H. ammodendron in the Gurbantonggut Desert using the soil pH, electrical conductivity (EC), soil organic carbon (SOC), and total nitrogen (TN). The results showed that the soil EC, SOC and TN were significantly higher at the individual scale than the population scale. Moreover, the coefficients of variation (CV %) of the soil parameters at the individual scale were greater than they were at the population scale, with all except for pH (CV = 4.35 % for individual scale and CV = 2.87 % for population scale) presenting a moderate degree of variability (10 % < CV < 100 %). A geostatistical analysis revealed a strong spatial dependence [C ₀ /(C ₀ + C) < 25 %] within the distance of ranges for the tested parameters at both scales. The kriging interpolation results presented significant accumulation of soil SOC and TN around the shrub center and formed a significant “fertile island” at the individual scale, whereas the soil EC was much lower at the shrub center. At the population scale, patch fragments of the soil chemical properties were observed; however, not all individuals presented significant fertile islands or salt islands, and the soil EC presented a similar distribution as SOC and TN. These differences suggested that different mechanisms controlled the spatial distribution of soil minerals at the two scales and that the spatial heterogeneities are scale-dependent in a desert ecosystem.     

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.     

气候变化情景下渭河流域潜在蒸散量时空变化特征

根据渭河流域20个气象站1959～ 2008年逐日气象资料,以FAO Penman-Monteith法计算的各站逐日潜在蒸散量作为标准值,对基于气温的Hargreaves法进行参数校正以使其适用于渭河流域.应用统计降尺度模型SDSM将HadCM3输出数据降尺度到各站点,生成A2,B2两种情景下各站未来日最高、最低气温数...     

中国西南地区冻雨灾害特征分析与评估

利用1961-2015年中国西南地区96个气象台站逐日气象观测资料,采用模糊信息分配法分析了我国西南地区出现冻雨天气时有利气象要素的变化规律。选取气温、湿度及日照时间确定了西南地区冻雨天气判断的评估标准：日平均气温≤ 2℃,日最高气温≤ 8℃,日最低气温≤ 0℃,相对湿度≥ 80%,日照时间≤ 1 h。通过重建发现发生冻雨的天数在11月-次年3月间呈现单峰型变化,其季节内冻雨日数的演变规律是少~多~少,每年的1月冻雨日数最多。经检验上述指标可用于重建西南地区各站点冻雨强度指数,并由此评估了西南地区冻雨灾害的时空分布状况。四川盆地南缘、云贵高原大部,以及湖南省东部地区冻雨指数大,表明该区域遭受冻雨灾害严重;青藏高原、川西高原地区气温虽低,但相对湿度小,日照时间长,均不满足冻雨条件,因此发生冻雨灾害的风险小。近年来我国西南地区冻雨强度总体呈现减弱的趋势。     

额尔齐斯河源区森林对春季融雪过程的影响评估

春季积雪融水是额尔齐斯河河源区最重要的水资源. 为探索森林对春季融雪过程的影响, 于2014年融雪期在额尔齐斯河河源区的卡依尔特斯河流域, 选择草地、林中空地和林下三种不同地貌条件, 分别观测积雪消融过程. 结果显示: 积雪消融过程中, 积雪深度和雪水当量的变化并不是同步的; 积雪深度的减小是持续发生的, 是新雪密实化作用的结果; 而雪水当量仅在日均空气温度高于 0 ℃ 时才出现快速的下降. 森林具有显著调节空气温度的功能, 三种类型观测点1.5 m处的日平均空气温度表现为草地>林下>林中空地, 其中, 消融期内草地的平均空气温度(-2.5 ℃)远高于林下(-5.4 ℃)和林中空地(-6.1 ℃); 森林的存在显著减小了空气温度的日较差. 草地、林中空地和林下积雪消融持续期分别为20 d、43 d和35 d, 消融期平均积雪消融速率分别为2.1 mm·d^-1、1.5 mm·d^-1和 1.2 mm·d^-1, 即: 草地>林中空地>林下. 另外, 单棵树对积雪的消融速率有极其重要的影响: 树冠外一定距离内积雪的消融速率约为树冠下积雪消融速率的2倍以上; 但由于树冠超过70%的降雪截留效应, 树冠正下方的积雪消融结束时间仍提前树冠外侧约10 d. 积雪的消融由空气温度和辐射强度共同决定: 当日平均空气温度<0 ℃时, 辐射强度对积雪消融影响较大, 消融过程可由空气温度和辐射强度共同描述; 当温度>0 ℃时, 单独的空气温度可直接反映消融速率的变化. 研究还发现, 该流域内积雪的消融主要发生在每天的14:00-19:00, 该时段内积雪消融量约占全天消融总量的50%以上, 这对流域内积雪洪水预报和水资源利用及管理具有重要的指导意义.     

黑龙江省土壤冻融期气象要素变化特征

黑龙江省春季土壤冻融剧烈,土壤湿度和温度受土壤冻融影响较大,利用黑龙江省64个气象观测站1961—2018年的逐日最高气温、最低气温、平均气温、降水量、地温资料及34个农气观测站人工观测的1981—2018年的土壤湿度资料,分析土壤冻结期间的气象要素变化,研究春季土壤冻融过程中湿度和温度的变化。结果表明：土壤冻结期从北向南缩短,且逐年缩短,冻结期平均气温从北向南升高,逐年上升,降水量西部少、东部和北部多,逐年增加;春季冻融次数平原少、山区多,逐年减少。春季融雪开始日期由北向南提前,并且呈现逐年提前的趋势,融雪期升温速率北部、东部低,中部、南部高;在春季冻融过程中,土壤湿度随着土壤深度的增加而增多,东部土壤湿度受土壤融冻影响最大;在整个冬季土壤冻结期间,北部、中部及东部土壤湿度是增加的,且随着土壤深度的增加,土壤湿度增加的越多,而西部土壤湿度是减少的,且随着土壤深度的增加,土壤湿度减少的越少;春季土壤冻融期间,0 cm平均地温全省平均在-17.3~22.1 ℃之间,南部与全省变化趋势基本一致,升温趋势明显,而北部升温速度明显慢于南部。