2005年北极冰川首期GPS监测

2005年7月至8月,中国北极黄河站第二次科学考察期间,科考队员针对黄河站附近首次队踏勘选定的两条典型冰川(AustreLov啨nbreen和Pedersenbreen),开展了以监测冰川物质平衡和冰川运动为主要内容的研究课题。本文分析了利用差分GPS进行北极冰川运动监测的可行性和优越性;初步处理了首期GPS监测的数据,并进行了精度分析,得出了较为满意的结果;针对北极冰川特殊的地理环境,探讨了在北极冰川上进行GPS测量应该注意的问题。     

北极考察与GPS定位研究初探

本文叙述了作者 1 996年参加“北极追踪”科学考察队进行首次北极测绘科学考察期间 ,使用 GPS全球定位观测系统 ,沿雷索柳特 ( Resolute)—夸那 ( Qaanaaq)—卡波郁科 ( Kap Yok)—尤里科 ( Eureke)—北极点 ( North Pole)—尤里科—雷索柳特的考察路线 ,进行了冰海考察路线导航、寻找北极点、夸那及雷索柳特定点观测。事后采用高精度 GPS数据处理科研软件 GAMIT对采集得到的数据进行了处理、分析 ,得到了观测点的地心及大地坐标和各点到北京的空间基线长。结果表明 ,利用 GPS定位系统在北极地区进行大规模范围内、高精度监测地壳运动和环境动态变化是完全可行的。     

斯瓦尔巴群岛冰川学研究进展与我国北极冰川监测系统建设

北极斯瓦尔巴群岛冰川大多数属于亚极地型(sub-polar)或多热型(polythermal)。Austre Br(?)ggerbreen和Midre Lovénbreen冰川(＜10km~2)长时间系列物质平衡研究显示,自小冰期结束以来几乎所有的观测年中夏季消融比冬季积累更大,导致冰体稳定地减小;而面积更大、海拔高度更高的冰川如Kongsvegen冰川(105km~2)则更加接近稳定态的平衡。斯瓦尔巴群岛冰川流动速率一般较低,但跃动相当频繁,控制跃动型冰川空间分布的因素包括冰川长度、基底岩性和多热场。可通过冰川水文特征、钻孔温度测量和无线电回波探测获取斯瓦尔巴群岛冰川热场的信息。斯瓦尔巴群岛冰川的低流速和多热性结构对冰川上的排水系统相当重要,整个群岛淡水径流的四个主要来源分别是冰川消融、雪融化、夏季降雨和冰崩解,经验回归方法和模式方法用于计算淡水径流量。因夏季融水渗浸作用、采样分辨率低和化学成分分析有限,早期斯瓦尔巴群岛冰芯的准确定年受到严重影响,但最近的研究显示,来自斯瓦尔巴群岛冰帽的冰芯数据仍然能够提供重要的气候和环境信息。通过我国北极黄河站2005年度科学考察,我们已初步建立了Austre Lovénbreen冰川和Pedersenbreen冰川监测系统,并计划在Austre Lovénbreen冰川进行钻孔温度测量、冰川气象要素观测、冰川前缘水文观测以及冰川厚度和内部结构测量,重点开展斯瓦尔巴群岛冰川基本特征和发育条件、冰川表面能量和物质平衡、冰川波动与气候变化关系、淡水径流年际和季节性变化和气/雪/冰界面过程等方面的研究。     

北极黄河站生态环境考察与研究进展

北极黄河站位于北极斯瓦尔巴群岛新奥尔松地区,是生态系统对全球变化响应监测与研究的理想之地。我国自2004年建站以来,开展了系统的王湾海域生态断面和陆地植被样方的长期监测与研究,同时开展了环境污染和鸟类种群变迁等方面的考察与研究。结果表明:冰川退缩迹地上的物种更替明显,而范氏藓等可很好地反映该地区同时期的气温变化;从北极黄河站周边区域的海底沉积物、土壤、湖沉积物和冰川冰碛中分离获得了3个北极新属和21个北极新种,并发现了部分活性菌株;王湾海域微型浮游生物存在较高的生物多样性,其表层水存在潜在氮限制;微藻对温度有较好的适应性,具有通过自身调节来适应北极环境变化的能力;苔原植物对重金属具富集能力,大气传输是持久性有机污染物(POPs)污染来源的最主要途径;鸟类方面,在距今9 400年海鸟就已在该地区生活繁衍,种群数量存在明显波动并在距今7 650年左右达到最大。未来应坚持监测断面和样方的长期监测,进一步掌握生物群落的变化趋势;融合我国在该地区的大气、冰川、样方和海洋监测,开展大气-冰雪-陆地-海洋相互作用研究,聚焦科学问题并形成我国在该地区的研究特色。     

北极黄河站站区虚拟现实建设的方法与实践

中国在北极第一个科学考察站--黄河站的建成,将极大地提高中国极地科考能力。鉴于人们对北极了解得还不多,建立一个虚拟的北极黄河站,使我们足不出户就可以进入虚拟的黄河站进行漫游。本文介绍了虚拟现实建设的几种方法,选择其中一条技术路线并完成北极黄河站站区虚拟现实建设。     

北极冰川槽谷发育的形态特征分析

Austre Lovénbreen冰川和Pedersenbreen冰川是位于北极斯瓦尔巴群岛的两条典型的多温山谷冰川,中国北极黄河站冰川考察组于2009年在两条冰川上开展了密集的GPS/GPR测量工作。基于现场实测数据,结合冰川槽谷数值研究的幂函数模型,本文解算了Austre Lovénbreen冰川和Pedersenbreen冰川的模型参数,根据两条冰川不同断面模型参数的变化规律,确定冰川槽谷发育的形态特征;分析冰川侵蚀在槽谷发育过程中的作用,比较两冰川地形和冰流速差异对冰川槽谷发育的影响,探究冰川槽谷形态发育状态与冰流速的关系。结果表明Pedersenbreen冰川槽谷发育优于Austre Lovénbreen冰川,两条冰川槽谷地形更接近于V型而非U型。尽管两条冰川相邻,当前的发育状态却呈现出明显的差异, Pedersenbreen冰川流速较快,冰川侵蚀过程以侧蚀作用为主; Austre Lovénbreen冰川流速较慢,冰川侵蚀过程以下蚀作用为主;这主要是由于两条冰川所处的山谷地形不一致造成的。     

基于RTK-GPS的北极Austre Lovénbreen冰川表面高程变化研究

基于多期RTK-GPS(Real Time Kinematic-Global Position System)高精度测量数据,通过冰面高程变化开展北极Austre Lovénbreen冰川物质变化研究。首先基于冰面GPS测点开展多种空间插值方法的比对,兼顾冰面DEM(Digital Elevation Model)的平滑特性以及插值结果的准确性,优选自然邻域法作为冰面地形的插值算法;继而利用2013—2015年3期RTK-GPS数据,通过冰面地形内插和测线交叉点比对两种方式开展了Austre Lovénbreen冰川表面高程变化的分析,结果表明交叉点方法的精度更高,而地形内插法在测线之间的空白区域存在较大误差。最后通过冰雪密度估计将高程变化转化为水当量,计算相应时段的冰川物质平衡:积累区密度取500 kg·m^-3,消融区密度取900 kg·m^-3,得到2013—2014年和2014—2015年的物质平衡分别为–0.277m w.e.和0.065m w.e.。该物质平衡结果相较于传统的冰面物质平衡而言存在一定的差异,主要源于测量时段的不一致,以及可能存在的冰川内部物质变化。此外,将RTK-GPS交叉点高程的年际变化与所在高程进行联合分析,发现冰川物质变化与冰川高程分布既有较强的相关性,部分区域也存在一些差异。总体而言,冰川物质年变化的海拔梯度为2.67‰,在海拔越低的区域冰川消融得越快,随海拔上升消融减慢,在高海拔或冰川边缘区域还存在少量物质积累。     

北极Svalbard地区Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面物质平衡和运动特征分析

对位于北极Svalbard群岛新奥尔松﹙Ny-(A)lesund﹚的Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川首个物质平衡年(2005/06年度)的冰川表面物质平衡及其运动特征进行研究,并阐述了Austre Lovénbreen冰川末端位置的变化状况.结果表明: (1) Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川净物质平衡分别为-0.44和-0.20 m w.e.,年消融量分别为0.99和0.94 m w.e.,对应冰川零平衡线高度分别为478.10和494.87 m.(2) 两条冰川符合Svalbard地区跃动冰川运动的特征模式.运动速度矢量的水平分量表现为:向主流线辐合或平行于主流线.下游运动速度较慢,而在中上游运动相对较快.Austre Lovénbreen冰川表面各观测点的运动速度平均值为2.28 m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为3.91和0.81 m·a-1;Pedersenbreen冰川表面观测点运动速度平均值为6.74 m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为8.13和5.49 m·a-1.运动速度矢量的垂直分量表现为:消融区冰川消融量随海拔升高而减弱,Austre Lovénbreen冰川至E断面表现出微弱的积累,海拔高度略有升高.实际垂直运动量总体符合冰川运动的一般形式,即积累区向下运动,消融区向上运动.(3) Austre Lovénbreen冰川末端2005/06年度处于退缩状态,平均退缩量达21.83 m·a-1,各观测点中最大、最小退缩量分别为77.30和2.76 m·a-1,差异显著.     

基于无人机摄影测量的梅里雪山明永冰川末端表面高程动态监测

位于横断山区的梅里雪山地区,受地形与气候的影响,该地区光学遥感及微波遥感应用较为受限。论文基于大疆精灵4RTK无人机搭配中海达UBase,于2018年11月9日和2019年11月12日对梅里雪山地区明永冰川末端开展了2期摄影测量,估算冰川消融区表面高程变化,监测冰川动态变化。研究结果表明:冰川区表面形态在不同位置有显著差别,航测冰川区中下部大量表碛覆盖,有少量沿冰川主流线方向发育的裂隙;航测冰川区中上部表碛覆盖较少,大量横向裂隙发育。2018年11月至2019年11月,明永冰川末端表面高程平均变化-1.67 m。冰川表面高程变化空间分布差异显著,在航测冰川区上部高程差存在正负交替现象,航测冰川区中部以减薄为主,而航测冰川区下部以增厚为主。与高亚洲地区其他山系冰川变化对比,梅里雪山地区是冰川表面高程变化最显著的地区。     

北极Svalbard群岛Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面运动特征

以野外实测数据为基础,分析北极Svalbard群岛Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面运动特征。结果表明:(1)Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面水平运动速度平均分别为2.14 m·a-1和6.28 m·a-1,变差系数平均分别为0.24和0.14,夏季水平运动速度略高于冬季,水平运动速度与其所处海拔高度具有多项式型关系,冰川主流线表面水平运动速度高于两侧,冰川两侧的表面水平运动速度不对称,Austre Lovénbreen冰川从源头至末端依次表现为运动的压缩区、拉伸区和压缩区;(2)Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面垂直运动速度平均分别为0.76 m·a-1和0.90 m·a-1,两条冰川表面夏季垂直运动速度均大于冬季且夏季变差系数小,垂直运动速度与海拔高度具有一元线性相关性,表面物质平衡造成的高程变化对垂直运动速度的贡献率最大;(3)Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面应变率分布表现为沿主流线方向逐渐减小然后负向增加,且其变差系数平均分别为0.19和0.15。     

北极Svalbard地区Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面物质平衡和运动特征分析

对位于北极Svalbard群岛新奥尔松(Ny-lesund)的Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川首个物质平衡年(2005/06年度)的冰川表面物质平衡及其运动特征进行研究,并阐述了Austre Lovénbreen冰川末端位置的变化状况。结果表明:(1)Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川净物质平衡分别为-0.44和-0.20m w.e.,年消融量分别为0.99和0.94m w.e.,对应冰川零平衡线高度分别为478.10和494.87m。(2)两条冰川符合Svalbard地区跃动冰川运动的特征模式。运动速度矢量的水平分量表现为:向主流线辐合或平行于主流线。下游运动速度较慢,而在中上游运动相对较快。Austre Lovénbreen冰川表面各观测点的运动速度平均值为2.28m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为3.91和0.81m·a-1;Pedersenbreen冰川表面观测点运动速度平均值为6.74m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为8.13和5.49m·a-1。运动速度矢量的垂直分量表现为:消融区冰川消融量随海拔升高而减弱,Austr...     

化隆盆地地貌演化与黄河发育研究

黄河上游的化隆盆地在第三纪期间为古湖占据．上新世晚期古湖开始缩小，约１．１ＭａＢＰ时消失，从而导致黄河在化隆盆地的出现．化隆盆地演化资料表明，青藏高原强烈隆起始于上新世中期，以后经多次快速构造抬升，以１．１和０．８ＭａＢＰ的抬升最为剧烈．     

贵德盆地地貌演化与黄河上游发育研究

贵德盆地是黄河上游所流串的重要新生代断陷盆地之一，早第三纪开始呈现堆积洼地形态；晚第三纪是其发育的鼎盛时期，其内的水体与共和、兴海、青海湖和西宁等盆地的水体相连，构成一浩瀚的“青东古湖”，堆积了上千米厚的含三趾马（Hipparionsp）等动物化石的贵德群。早、中更新世，盆地有所收缩，但仍为河湖环境。大约14×104年前开始的构造运动使盆地抬升，黄河在这里出现，自那以来黄河累计下切了900－1000m。     

黄河中游多沙粗沙区水沙变化原因分析

本文通过黄河中游多沙粗沙区２１条面积逾１０００ｋｍ＾２的独流入黄支流的实测资料,分别建立了精度较高的降水,径流,输沙统计模型,并对水沙变化数量进行了计算分析,揭示了气候波动和人为原因对水沙变化影响的相对权重。     

澜沧江典型对比流域水力侵蚀快速调查与评价

根据水力侵蚀面蚀和沟蚀两种不同侵蚀形态发生过程尺度空间大小不一的侵蚀特点,确定了研究区面蚀和沟蚀的不同调查评价方法.面蚀的发生过程空间尺度小,选用小区调查方法进行,而沟蚀的发生过程尺度空间大,在典型调查小流域尺度进行全面调查.然后在两种尺度下,分析形成沟蚀和面蚀的影响因素,进行沟蚀程度和面蚀强度分级,并把研究成果展延到澜沧江凤庆河流域和晓街河流域.最后,以在典型调查小流域的研究结果为对照判别依据,判断风庆河和晓街河流域的土壤侵蚀状况.结果显示,澜沧江典型流域的面蚀强度差异不大,沟蚀是造成不同流域土壤侵蚀和沟道输沙差异的主要水力侵蚀形式.     

新疆博尔塔拉河干流段地表水地下水转化关系的系统分析法

本文通过对博尔塔拉河干流段地质构造、水文地质条件和地表径流特征分析研究，在揭示了地表水、地下水之间转化关系的基础上，采用系统分析的方法，建立水资源转换模型，计算不同河段的转换量及其水资源的重复利用量，为计算和评价水资源转换的复杂系统提供了一种新的计算方法。     

环境变化对黄河下游来水来沙的影响

本文探讨了到下世纪中叶时，由于环境变化对黄河下游来水来沙的影响，考虑了三方面的因素，即：全球性变暖，温度、降水、径流和泥沙的长周期变化，和人类。最后得出，届时来水来沙将分别比目前减少１９％－２９．６％和增减＋２６．３％－－３４．０％。     

1：860万中国海区及邻域地貌图：板块构造地貌分类例析

本文论述了新近出版的１：８６０万《中国海区及邻域地貌图》采用的板块构造地貌分类的总体思路及分类方案。     

黄河长江珠江三角洲近30年海平面上升趋势及2030年上升量预测

黄河、长江和珠江三角洲由于地面沉降等原因,过去30年的相对海平面上升率远大于全球或全国海平面上升率（约1.5mm/a）。下一世纪,根据IPCC的最佳估计,至2030年全球海平面将上升18cm。我国三大三角洲,根据目前地面沉降情况、发展趋势及政府的控制措施,估计2030年相对海平面上升量老黄河三角洲（天津地区）为60cm,现代黄河三角洲（山东省东营市地区）为30—35cm,长江三角洲（上海地区）为30—40cm,珠江三角洲20—25cm,以上估计数可供沿海有关决策部门制订今后长远发展规划及拟订政策时的参考。