大兴安岭北部霍拉盆地多年冻土及寒区环境研究的最新进展

霍拉盆地位于我国高纬度大片连续多年冻土区的北缘. 盆地内的冻土具有自中心向边缘厚度变薄、温度升高, 至四周山地出现融区等特征, 同时又受局地因素如地形地貌、地表覆被、地下水赋存规律及地质构造等影响, 冻土分布、厚度及温度的空间格局在遵从普遍规律的基础上又具有差异性. 近年来, 随着全球气候变暖及人为活动的逐步增强, 盆地内冻土及寒区环境变化显著, 对矿区转型至关重要的核心景观月牙湖几近干涸. 2013年6月、2014年5-7月先后2次对霍拉盆地多年冻土及寒区环境变化进行科学考察并展开初步研究. 在盆地内根据不同地貌、地表覆被及人为活动强度布设8个地温观测孔并将进行长期观测, 以期分析研究人为活动、植被等局地因子对冻土的影响及未来冻土与寒区环境变化; 同时, 对干涸的月牙湖底地形、地貌进行了调查并采集湖相沉积物样品, 以确定月牙湖的成因并进一步分析湖区气候及环境变迁; 对月牙湖畔湖心岛地下冰再次进行勘察, 发现厚层地下冰正在逐渐融化; 此外, 盆地内广泛发育的热喀斯特现象亦表明该区域冻土正在退化.     

THE RESPONSE OF RIVER DISCHARGE TO CLIMATE WARMING IN COLD REGION OVER CHINA

文章总结了近期我国冰冻圈变化对水文过程影响研究的主要成果.研究表明,过去50年全球变暖已经对我国主要寒区河流径流产生了影响.实测资料和模拟结果均表明气候变暖导致冰川径流的显著增加,但未来气候变暖导致的冰川径流峰值大小和出现时间取决于冰川规模和升温速率.同时冰川融化加剧已经导致青藏高原冰川补给湖泊面积扩大、水位上升,随着气温的变暖,冰川减薄后退、冰川融水增多、冰湖库容增加,结果是洪水总量在不断增大,洪水频率也在不断增加;气候变暖已经导致融雪径流过程提前,改变了径流的年内分配;冻土退化使径流年内过程趋于平缓,主要是由于随着冻土退化,冻土的隔水作用减小,一方面使冻土区地表径流减少,有更多的地表水人渗变成地下水,使流域地下水水库的储水量加大,导致冬季径流增加;另一方面,入渗区域的加大和活动层的加厚,使流域地下水库库容增加,使流域退水过程更为缓慢.     

遥感技术监测气候变化对冰川和多年冻土相关灾害的影响

冰川和多年冻土相关的灾害持续威胁着高山区人类生命和基础设施。因为地表冰和地下冰通常接近融化状态,冰川和多年冻土灾害特别容易受到气候变化的影响。因气候变暖,导致了目前的冰冻灾害区的移动、移动过程的相互影响作用和连锁反应,要进一步地对潜在冰川灾害进行研究,非常有必要在高山区应用现代的遥感技术评价冰川和冻土灾害。本文综述了不同灾害类型,以及如何应用航空遥感方法评价这些灾害。     

青藏交通线的地质环境及地质灾害

以ETM卫星影像为主要遥感信息源,采用数字滑坡技术调查青藏线区域地质环境及大型地质灾害。青藏线区域可分为6个基本地质构造单元,各单元出露不同的第四系堆积及岩石,有不同的构造特征,但构造延伸方向均以EW和NWW走向为主,断裂发育,以隆起抬升为主的新构造运动特别活跃强烈。青藏线区域地形以其不同的起伏特征及不同水系大致可分为北-上行陡坡、中-平缓高原面、南-下行陡坡3段。可能影响青藏交通线的大型地质灾害为与本区高海拔及冻土环境密切相关的冰缘地貌现象,如石冰川、滑坡、泥石流、石海、石流及移动沙丘。     

汶川地震地形形变监测与分析

地形形变监测与分析对于研究汶川地震对震区及青藏板块地形变化的影响有重要意义。通过收集相关监测点的汶川地震前后地形形变数据,采用统一模式进行数据处理,将震前与震后的形变监测成果归算到ITRF2005参考框架和2008.363（2008年5月12日）历元,计算得到震中区域的大地基准造成严重破坏,监测点形变位错,水平位移量达243 cm,沉降量达68 cm,隆起量达36 cm。并对汶川地震地形形变监测进行分析,认为位于“映秀镇—北川—青川”断裂带西侧块体呈现向东南方向移动并呈现隆起趋势;东侧块体向西北方向移动并呈现下沉趋势;北侧块体向东北方向移动,南侧块体向西南北方向移动,块体两侧形成了明显挤压形态。上述研究为进一步揭示汶川地震产生的机理和龙门山断裂带的活动提供了良好基础。     

阿尔泰1980年冰川冻土考察

阿尔泰山是中、苏、蒙三国的界山,也是我国纬度最北的山脉之一。由于地理位置和气候条件的独特,许多特殊的自然现象早为地学界和旅行家们所关注。1980年夏,中国科学院兰州冰川冻土研究所组成一支包括冰川、冻土、水文、气候等专业十     

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。     

光学遥感影像的山地冰川运动速度分析方法

山地冰川随着地形、气候变化等因素不断运动,及时准确的获取冰川运动速度是研究山地冰川特性以及冰川灾害预警的重要组成部分.将光学影像相关技术应用于冰川的运动监测,并在运算中提出了"移动格网"方法.选用相同区域时间序列影像,一幅影像上用格网分割冰川区域,每个小单元格在另一幅影像上根据冰川表面纹理特征进行相关分析,取相关性最大的对应单元格作为变化后的位置,两幅图像由单元格位移量计算运动速度.影像上格网逐步移动,直至完成整个冰川区域的速度解算.选用天山区域一块冰川间隔10a的光学影像,对方法进行了验证.     

云南鲁甸Ms6.5级地震震区滑坡易发性分析

根据野外科考结果,对2014年鲁甸6.5级地震滑坡易发性成因进行了分析研究。研究表明:鲁甸震区位于凉山次级活动块体SE向运动的前缘部位,是我国陆内地震活动最强的地区之一,平均7年左右就有一次5级以上地震发生。长趋势缓慢的地壳运动和频繁的地震活动,对斜坡的力学强度产生累积效应并逐步降低其稳定性,对滑坡的孕育有积极的促进作用,这是地震滑坡易发的内在成因。构造隆升和强烈的河流下蚀作用,使得该地区地形高差巨大、地形陡峻,它是地震滑坡普遍发生的重要的地形条件。在该地区独特的气候环境下,外动力地质作用类型繁多而强烈。易于风化的玄武岩、硬质的碳酸盐岩的广泛分布,是有利于特大型地震滑坡和崩塌发育的重要岩性条件。内、外动力地质作用的叠加和耦合,是地震滑坡广泛发生的主要成因。     

1979-2009年《冰川冻土》论文发表趋势:基于文献计量分析的结果与启示

利用数据库提供的文献详细信息,从文献计量分析的角度,基于对1979-2009年《冰川冻土》刊载论文的数量、学科分类、研究地域、核心作者群、研究热点等指标的年际分布量化,分析了该刊所关注的研究内容与研究方向变化,探讨了国内从事该领域研究的组织机构分布与研究人员组成的区域变化.结果表明,31 a来《冰川冻土》的论文发表数量总体呈波动性快速增长趋势,中国科学院实施知识创新工程以来,这种增长尤为明显;相关研究机构具有明显的地域相关性,主要集中冰川冻土分布区周边,近来东部地区的部分综合性院校的加入表明国内对冰川、冻土及相关问题的关注度日益增强;冰川地貌、多年冻土、气候变化、青藏高原和青藏铁路为该刊出现频次最高的5个关键词,其中气候变化作为最高频年度关键词出现11次,反映了《冰川冻土》关注的研究热点.《冰川冻土》刊载的论文被CSCD和SCI引用频次和期刊影响因子不断提高,说明了学界对冰川、冻土及相关问题的关注程度不断加强.另外,由于新兴研究力量的兴起和研究者提高国际影响力的需求,导致该刊尚未形成核心作者群,这对未来我国冰川冻土研究成果的国际推介和期刊的发展方向提出了新的机遇与挑战.     

兰州冰川冻土研究所的若干进展(1978—1980)

在历时十年的灾害性的文化大革命运动结束后,中国的科学技术重新走上健康发展的道路。1978年是中国冰川冻土发展史上值得纪念的一年。这一年,中国科学院在原兰州冰川冻土沙漠研究所的基础上分建了兰州冰川冻土研究所,派出了冰川学代表团访问瑞士、法国和英国,结束了以往的孤立状态;举行了第一次中国冰川冻土学术会议,会议上宣读和印发了178篇论文或摘要。1979年创办了《冰川冻土》学术期刊。1980年举行了冰川冻土测试技术会议,宣读论文62篇,并成立了中国地理学会冰川冻土学分会。下面简单叙述1978至1980年兰州冰川冻土研究所若干工作的新进展。     

天山南坡科其喀尔冰川消融区运动特征分析

基于2009年5月至2011年10月科其喀尔冰川的花杆观测资料,对其消融区的表面运动特征进行分析. 结果表明：冰川消融区的年水平运动速度最大值为86.69 m·a^-1,年垂直运动速度最大值为15.34 m·a^-1,均出现在冰川海拔4 000~4 200 m的消融区上部;在靠近冰川末端的冰舌下部,受冰量补给减弱、厚层表碛覆盖等影响,冰川运动缓慢,年水平运动速度小于5 m·a^-1,而垂直运动速度值小于2 m·a^-1. 大多数横剖面的水平运动速度具有从中部向边缘逐渐减小的特征,而有的剖面却出现局部速度增大的区域. 整体而言,冰川水平及垂直运动速度随海拔降低而减小,符合冰川运动的一般规律,但主要受地形作用的影响,垂直运动速度随海拔的变化会出现波动. 消融期月水平运动速度与同期气温和降水的变化具有一定的相关性,可能反映出气候快速变化对冰川运动的影响.     

第三极地区冰川径流研究进展北大核心CSCD

青藏高原是地球上除南北极之外冰川面积最大的区域,被称为地球“第三极”。全球变暖导致该地区冰川普遍退缩,融水释放成为冰川径流,使得下游河川径流发生重大变化,给下游流域水资源利用与管理带来挑战。然而由于第三极地区特殊的地形和复杂的气候,加上冰川水文过程内在的复杂性,使得冰川径流的研究十分困难。本文总结了目前关于冰川径流研究的几类主要方法:直接观测法、遥感观测法、水量平衡法、水化学示踪法和冰川水文模型法,其中冰川水文模型法使用最为广泛。在第三极地区,前人利用这些方法对于冰川径流的研究结果表明,自20世纪90年代以来,冰川径流普遍呈现上升趋势,但是其对于总径流的贡献同时受气候条件和流域内冰储量的影响,存在显著的空间差异;总体来看,位于西风控制区的流域的冰川径流贡献普遍大于季风控制区的流域。未来变化方面,除部分冰储量较大的西风区流域(塔里木河、印度河)外,第三极地区大多数流域冰川径流将在本世纪中叶前达到峰值。但是目前由于观测不足、模型物理机制简化等制约,对于第三极地区冰川径流的研究存在很大的不确定性,未来需要开展更多观测、开发更先进的冰川水文模型以提高第三极地区冰川径流研究的准确性,进而为该地区水资源利用与管理和防洪减灾工作提供科学依据。     

地质条件、冰川后退和冻土退化等要素对罗萨峰东侧高山岩壁边坡稳定性的影响

罗萨峰东侧是意大利阿尔卑斯山侧翼的最高峰（海拔高度2200~4500m）。险峻的冰川和冻土覆盖了大部分岩壁。自小冰期末以后（约1850年）,悬冰川和永久积雪原出现了持续后退。最近几十年,罗萨峰东侧的冰盖快速而剧烈地缩小,使一部分冰川已经完全消失。观测到了新的边坡不稳定、重力作用导致块体移动的脱离带发育、岩崩和泥石流活动增多。本研究是以多学科调查为基础,结果表明,大部分岩崩脱离带和泥石流位于近期表层冰消融的地区。另外,大部分脱离带位于冻土带,特别是位于大部分靠近模拟和评估的局部冻土分布区的下边界。随着大气变暖乃至这种变暖情况及其相关变化持续增加,罗萨峰东侧边坡的不稳定性将很可能成为严重的灾害源。     

东天山博格达山前构造变形与地形定量关系:基于三维建模与地貌分析

东天山受印度?欧亚板块碰撞的远程影响,新构造活跃,同时在气候影响下地表侵蚀速率有明显的空间差异,是探讨构造活动、地表过程和气候变化相互作用的理想区域;而反映构造变形的断层滑移量和地形起伏度是理解构造和气候相互作用的重要参数.通过三维地震反射深度剖面解译构建东天山阜康断裂带西端古牧地背斜三维构造几何形态,发现阜康断裂带断...     

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。     

高寒山区地表温度测算方法研究综述

地表温度直接影响高寒山区冰川、积雪消融,冻土分布、消融和产汇流过程,蒸散发以及植被分布和演替等过程是寒区地表陆面过程、水文过程以及生态—水文过程研究的重要参数。系统总结了高寒山区地表温度的主要影响因素以及不同获取方法。研究结果认为海拔、地形和植被覆盖是影响高寒山区地表温度的主要因素。地面实测、遥感反演和模式估算是目前获取地表温度的主要手段,但在高寒山区三者均具有一定局限性:地面实测局限于实测点,难以反应区域坡面的地表温度;遥感反演受限于物理机制、地面验证和时空分辨率等,难以满足高寒山区地表生态—水文过程研究的高精度需求;模式估算试验点尺度地表温度精度较高,但在区域尺度上精度有所下降。未来的工作应加强高寒山区地表温度观测并提高模式精度,构建和发展普适性的山区任意地形和不同植被覆盖条件下的高精度地表温度计算公式,满足山区相关研究的需求。     

基于Hkr值的北天山冰川侵蚀空间分布特征及其主控因素研究

确定冰川侵蚀的主控因素及其与各影响因素间的相互作用方式,不仅对深入认识冰川侵蚀的物理机制和理解冰川作用区地貌演化具有重要的意义,也是探讨构造、气候、地形间相互关系的根本。然而,以往的学者仅在构造活动略单一的区域研究冰川侵蚀的主控因素,致使对构造的影响认识不足,那么,构造是否是冰川侵蚀的主控因素呢？又是如何作用于冰川侵蚀？北天山第四纪冰川作用规模巨大,留下了丰富的冰川遗迹,其气候与构造条件也多样,因而成为探讨上述问题的理想区域。本文在北天山北坡自西向东选取了7个冰川流域,基于每个流域的Hkr值和冰川侵蚀影响因子的定性定量数据,分析了该区域冰川侵蚀的分布规律及其影响因素。结果表明,北天山各流域冰川侵蚀自西向东有减小趋势,该变化趋势是构造、气候、地形共同作用所致。其中,山顶高度和降水对冰川侵蚀的影响最显著,两者均通过对冰川规模施加作用来控制冰川侵蚀,而构造也可能通过影响顶点高程、积累区面积、冰川规模,进而作用于冰川侵蚀,但是其是否发挥主要作用有待进一步认识。因此,冰川规模可能才是导致北天山各冰川流域侵蚀差异的根本原因。     

龙门山地区上地壳的拱曲冲断作用及其深部动力学机制探讨

地形地貌与区域地质构造分析揭示,龙门山一带上地壳的汇聚作用表现为松潘－甘孜块体东缘的褶皱拱曲与扬子克拉通西缘的高角度叠瓦状冲断,近地表形成了一个巨大的北东向展布的拱曲冲断构造带。松潘－甘孜块体东缘的拱起预示着可能有来自深部的顶托。人工地震测深得到的地壳P波速度结构剖面也揭示,松潘－甘孜块体东缘上地壳普遍有较大范围的拱起,上地壳底部的低速层也同步抬升,其隆起范围与近地表的拱曲冲断带比较一致,说明很可能存在来自中下地壳的上拱作用。面波层析成像揭示松潘－甘孜块体与扬子克拉通具有截然不同的壳幔结构,扬子克拉通速度较高,且不存在低速夹层; 而松潘－甘孜块体速度偏低,地壳明显增厚,且下地壳及地幔上部存在S波低速层,地幔低速层上涌至壳幔过渡带,甚至侵入四川盆地之下,且上涌的范围与地表拱曲冲断带恰巧吻合,推测地幔盖层与下地壳塑性软弱物质的局部上涌促成了上地壳的拱曲。2008年汶川8.0级地震发生在拱曲冲断带中段,最大同震位移场位于龙门山拱曲冲断带及四川盆地西缘,揭示松潘－甘孜块体东缘的拱曲与扬子克拉通西缘的冲断共同受制于两大块体最新的汇聚作用。认为龙门山拱曲冲断构造带是陆内汇聚与壳幔通道流上涌联合作用的结果。爆破地震测深与地震层析成像不显示陆内俯冲图像,两大地块之间中地壳以下似为一近直立的汇聚带,这一构造格架将物质迁移主要限于垂向上,有利于龙门山保持大地形高差,而四川盆地一侧则因难以形成大的构造负载,前陆凹陷作用不显著。     

考虑降雨作用的气温升高对多年冻土活动层水热影响机制

近50 a青藏高原暖湿化趋势显著,水热边界条件的改变必然影响多年冻土的稳定性和高原生态环境的演变。已有研究主要关注气候升温对冻土温度场的影响,而对升温过程伴随的活动层水分变化研究较少。基于土壤-地表-大气水分和能量平衡的冻土水-汽-热耦合模型,以青藏高原北麓河地区2013年实测气象资料为模型驱动数据,研究在降雨不变,气温不变、气温升高1℃和升高2℃情况下活动层水热响应机制与过程。结果表明:气候升温通过改变地表能量与水分平衡过程和土壤内部水热运移分量影响多年冻土水热过程。气温升高引起地表净辐射、蒸发潜热和土壤热通量增大,而地表降雨入渗和感热通量减少;气温升高会降低土壤含水率和土壤导水系数,但温度梯度及与温度梯度相关的水分和能量分量相应增大,而与水势梯度相关的水分和能量分量相对减少;升温对土壤温度场的影响比水分场明显,影响范围也更深;随着气温升高,地表蒸发量和活动层厚度增大,气温升高加速了冻土的退化过程,与降雨增加对冻土的热稳定性影响相反。