未来50与100 a青藏高原多年冻土变化情景预测

政府间气候变化委员会(IPCC)估计, 21世纪全球平均气温将增加1.4~5.8℃. 据预测未来50 a青藏高原气温可能上升2.2~2.6℃. 在建立冻土数值预测模型的基础上, 计算了在两种气温年升温率情景下青藏高原多年冻土自然平均状态50和100 a后可能发生的变化. 预测结果表明, 气候年增温0.02℃情形下, 50 a后多年冻土面积比现在缩小约8.8%, 年平均地温T_cp>−0.11℃的高温冻土地带将退化, 100 a后, 冻土面积减少13.4%, T_cp > −0.5℃的区域可能发生退化; 如果升温率为0.052℃/a, 青藏高原在未来50 a后退化13.5%, 100 a后退化达46%, T_cp>−2℃的区域均可能退化成季节冻土甚至非冻土. 预测结果对青藏高原寒区工程规划和建设的辅助决策具有重要意义.     

多年冻土区铁路路基热状况对工程扰动及气候变化的响应

基于青藏铁路沿线长期地温监测资料,对天然场地及铁路路基下部的浅层地温、多年冻土上限及下伏冻土地温动态变化过程进行对比分析,研究多年冻土区铁路路基热状况对于工程扰动及气候变化的响应过程.监测结果表明,路基修筑后边坡热效应显著,由此导致路基下部多年冻土热状况的不对称分布,必须引起足够的重视.块石路基修筑后,下部多年冻土上限抬升显著,其中阴坡路肩下抬升幅度普遍较阳坡路肩下显著.普通路基修筑后,在年平均地温低于?0.6～?0.7℃的地区下部多年冻土上限有不同程度的抬升,而在年平均地温高于?0.6℃的地区下部冻土上限则出现了一定程度的下降,其中阳坡路肩下降幅显著.受块石层冷却降温作用,低温冻土区块石路基下部浅层冻土地温有明显降温过程,而在高温冻土区这一降温趋势只存在于阴坡路肩下.对于普通路基,多年冻土上限抬升后,浅层冻土地温存在一定的升温过程.对于气候变暖,低温冻土区多年冻土的响应主要集中体现在冻土升温上,而高温冻土区多年冻土的响应则主要表现为冻土上限下降,冻土厚度减小.基于上述监测结果,可将目前青藏铁路路基热状况分为稳定型(低温冻土区块石路基)、亚稳定型(低温冻土区普通路基及高温冻土区块石路基)和不稳定型(高温冻土区普通路基).     

高海拔多年冻土对全球变化的响应模型

使用两个模型对青藏高原高海拔多年冻土分布现状进行模拟 .这两个模型是“高程模型”和“冻结指数模型” ,前者是建立在高海拔多年冻土三向地带性分布规律基础上的 ,描述高海拔多年冻土纬向地带性规律的高斯分布函数 ;后者是一个表面融化指数和表面冻结指数的无量纲比值 .模拟结果表明 ,青藏高原多年冻土在未来2 0～ 5 0a间不会发生本质性的变化 .但是 ,当 2 0 99年高原气温平均升高 2 .91℃后 ,青藏高原多年冻土将发生显著的变化 ,冻土消失比例高达 5 8.18% .     

全新世以来东北地区沼泽湿地发育过程及其对气候变化的响应

沼泽湿地是陆地生态系统的重要组成部分,在维护区域环境稳定中起着重要作用.随着社会经济的发展,人类活动导致湿地大面积退化和消失,严重影响了区域生态安全;恢复退化湿地已成为各国政府和学者关注的焦点.而了解历史时期沼泽湿地发育过程及影响因素则是建立合理湿地恢复目标的重要前提.东北地区是我国最大的沼泽湿地集中分布区,其中70%的湿地面临不同程度的退化威胁;但由于数据的缺乏,东北地区沼泽湿地发育过程及其与气候变化的关系仍不清楚.基于此,本研究系统分析了全新世以来东北地区沼泽湿地形成发育的动态变化过程,并探讨了东北地区不同区域沼泽湿地的发育规律及其对气候变化的响应机理.研究发现东北地区沼泽湿地约从12 ka（1 ka=1000 cal.）开始发育,在距今8.6 ka以后开始广泛形成,约有35%的沼泽湿地形成于全新世暖湿期（8.0-4.0 ka）;而沼泽湿地发育的高峰期则集中在全新世晚期.这种发育趋势与全球北方主要区域沼泽湿地大规模发育趋势显著不同.古气候重建表明,全新世早期东北地区气候温暖湿润,处在有利于沼泽发育的时期,促进了沼泽湿地的形成;而在全新世晚期,东北地区呈现冷湿的气候组合特征,冷湿的气候条件不利于有机质的分解,进而促进了沼泽湿地的大规模形成和发育.此外,研究结果也表明全新世以来东北地区不同区域沼泽湿地发育的时间和规模呈现显著的空间差异,而温度和降水则是影响不同区域沼泽湿地发育的最重要因素.本研究将为我国东北地区沼泽湿地的保护和恢复提供一定的理论和数据支持.     

东北地区未来3～5年地震活动趋势预测研究

本文在文献[1]研究成果的基础上,分析了东北地区自上个世纪以来5级以上地震的活动特征,给出了东北地区未来3～5年的地震活动趋势以及最大震级。     

人工神经网络模型预测气候变化对博斯腾湖流域径流影响

温室气体排放量增加造成气候变化,对全球资源环境产生重要影响．本文利用人工神经网络模型建立月降水、气温与径流关系,利用开都河流域降水、气温、径流资料对模型进行训练和验证,通过试算法确定网络模型结构,气温升高和降水量增加对径流影响的敏感程度分析表明,气温升高和降水增加对该区域径流影响较大,且气温升高的影响更为显著,径流增加主要集中在夏季,根据区域气候模型（RCMs）推算的CO2加倍情况下西北地区气候的可能变化,预测位于博斯腾湖流域的开都河大山口站年径流量增加38．6％,其中夏季增加71．8％,冬季增加11．4％。     

东北地区地震大形势预测回溯性检验

对1998~2010年度地震大形势东北地区预测效果和预测依据进行了总结和评估分析。结果显示1998年以来东北地震大形势预测的5～6级地震危险区主要集中在环渤海、辽蒙交界和黑吉蒙交界地区。地质构造背景和地震活动实况也表明上述三个地区及邻区为东北中强震的主体活动地区,历年报告对东北危险区的把握较好,东北地震大形势第一年度趋势预测准确率为57%,1~2年度预测准确率为71%。东北地震大形势预测判据主要有8项,其中中小地震活动增强、空区和条带以及地震活动性参数扫描等3项地震学指标可靠性较高,R值评分均大于0.22。统计结果显示,预测报告中每年给出的异常指标数量与次年最大震级没有明显的关联,但中强震前中小地震活动增强是东北地区地震活动的主要特征之一。活跃—平静期、构造背景以及历史地震活动等在预测时,虚报的概率较大,二者或许对长趋势的预测起一定的借鉴作用。正确判断东北地区地震活动目前所处的状态（活跃状态还是平静状态）以及活跃—平静期转换的界定指标,可适当提高危险区预测的准确性,减少虚报率。回顾和总结的过程中也发现,目前1~3年地震形势的预测分析以统计性、定性判定依据为主,主要基于震例资料的统计和定性对比分析,反映大地震孕育和发生物理过程的资料非常有限,今后应在努力提高统计分析严谨性的同时,尽可能多地获得并采用多学科观测资料,从地球物理场动态变化的角度来分析地震趋势的发展。     

气候持续变暖条件下青藏高原多年冻土变化趋势数值模拟

应用数值方法模拟了气候持续以0.04℃/a速度变暖条件下,我国青藏高原多年冻土热状况可能发生的变化趋势,计算结果表明,在计算所假设条件下,当初始地面年平均温度为0.0,-0.5,-1.5,-2.5,-3.5和-4.5℃时,14m深度上的年平均地温分别为-0.11,-0.59,-1.52,-2.45,-3.21和-4.32℃,多年冻土厚度为16.8,29.0,54.1,79.7,112.1和131.0m时,经50a的环境持续升温后,14m深度上的年平均地温分别升高为0.0,0.0,-0.36,-1.23,-2.16和-3.07℃;初始年平均地面温度高于-1.112的多年冻土由衔接型变为不衔接型,低于-1.1℃时,多年冻土上限分别由初始的1.8,1.6,1.4,和1.2m增大为2.2,2.0,1.8,1.6m,且多年冻土厚度不发生大的变化。所以,如果未来气侯以文中的速度或低于该速度变暖,50a内我国青藏高原多年冻土分布将不会发生大的明显变化。     

2005年前东北地区地震趋势预测

从地震活动时间序列的自然节律和地震天文周期等方面,对2005年以前东北地区浅震和深震的趋势,作了分析和预测。经χ~2检验可知。东北浅震受18.6年周的月球升交点运动和22年周的太阳黑子磁场交变影响较显著。综合预测,第五活跃期的时段为:1995年—2005年,在南、中北区内,都将发生5级以上地震。在未来活跃期内,发生7级地震的可能性很小,但发生两次以上6级强震的可能性较大,且可能在中区和南区发生。东北深震没有明显的自然周期和天文周期。综合预测,6级以上深震未来活动时段为:1996年—2008年。     

A(b)值空间扫描在东北地区地震预测中的应用

应用A(b)值空间扫描方法对东北地区赤峰一开原深大断裂以北Ms≥4．8级地震前的A(b)值空间图像进行了初步探讨。结果表明A(b)值空间扫描方法可以对东北地区中等强度以上地震发生的时间、地点大致做出中短期预测。     

门限自回归建模在东北地区未来地震趋势研究中的应用

叙述门限自回归模型建模的基本原理及步骤,利用东北地区年最大震级序列数据建立门限自同归模型SETAR(2,4,3),并依此对东北地区未来可能发生的最大地震进行预测.结果表明,该模型预测精度较高,其研究结论对东北地区未来地震活动趋势预测具有参考意义.     

青藏高原多年冻土区天然气水合物形成条件模拟研究

基于野外气体地球化学调查研究,以及前人有关冻土表层温度、冻土层内地温梯度、冻土层下地温梯度等的资料,对青藏高原多年冻土区天然气水合物的形成条件开展了模拟研究. 结果显示：研究区冻土条件能够满足天然气水合物形成的基本要求;气体组成、冻土特征（如冻土厚度或冻土表层温度、冻土层内地温梯度、冻土层下地温梯度等）是影响研究区天然气水合物稳定带厚度的最重要因素,其在不同点位上的差异性可能导致天然气水合物分布的不均匀性的主要原因;研究区最可能的天然气水合物为甲烷与重烃（乙烷和丙烷）的混合气体型天然气水合物;在天然气水合物分布的区域,其产出的上临界点深度在几十至一百多米间,下临界点深度在几百至近一千米间,厚度可达到几百米. 与Canadian Mallik三角洲多年冻土区相比,青藏高原多年冻土区除了冻土厚度小些外,其他条件,如冻土层内地温梯度、冻土层下地温梯度、气体组成等条件较为相近,具有一定的可比性,预示着良好的天然气水合物潜力.     

东北地区过去300年耕地覆盖变化

人类通过耕作活动对自然植被景观的改变是全球环境变化的重要表现形式之一. 东北地区是过去300年中国人类活动对土地覆盖变化发生重大影响的典型地区, 对于从人类-环境耦合系统的角度看土地覆盖变化及其驱动机制具有重要意义. 采用历史数据订正与多源耕地数据关系模型校核相结合的方法, 重建了东北地区过去300年耕地面积时间序列以及耕地覆盖的空间格局变化, 结果表明: (1) 从变化总趋势来看, 过去300年东北耕地几乎呈指数增长, 增长最为迅速的时期为近100年, 垦殖率由约10%增至20%以上; (2) 从空间格局变化来看, 18世纪中后期之前, 东北三省的开垦区域还主要局限于辽宁省, 19世纪末至20世纪初开垦区域大规模向北扩张, 至20世纪初期, 东北的垦殖北界已达到黑龙江中部; 20世纪东北整体垦殖强度仍不断增大, 但区域差异性逐渐减小, 其中, 20世纪初至30年代和20世纪50年代至80年代高垦殖率区域扩张较明显, 并逐渐形成了3个主要农耕区; 在20世纪30~40年代的吉林省与黑龙江省, 表现出新垦殖区域向森林地区的扩张. 总之, 过去300年东北耕地覆盖的时空变化, 反映出人类通过土地开垦、森林砍伐等生产活动已较大幅度地改变了该区域的自然景观面貌.     

中国东部地区地磁台站链Sqsub>(H)的季节变化

本文利用中国东部沿120E经度线附近纬度均匀分布的十个地磁台站地磁静日变化水平分量的资料和主分量分析法,给出了详尽的Sq(H)季节变化随纬度分布的剖面及Sq电离层等效电流体系视焦点纬度.分析表明,Sq(H)中2的变化,主要由于电离层中等效电流体系对称轴偏离地磁轴引起的.      

机车动荷载作用下多年冻土区铁路路基动力响应的试验研究

青藏铁路穿越多年冻土区因地温和含冰量的不同而采取了不同的路基结构形式,以减小或避免气温和工程扰动对其下部多年冻土的影响。为了把握多年列车振动荷载作用下多年冻土区不同结构路基的动力响应特征,对青藏铁路北麓河段典型结构路基进行了实时强震动测试,得到了多年冻土区铁路路基的振动加速度衰减规律,对于研究机车动荷载对青藏铁路多年冻土区路基变形的定量影响规律,保障青藏铁路安全运营具有重要的科学意义。     

多年冻土区青藏铁路列车荷载作用下路基振动响应研究

针对多年冻土区青藏铁路列车荷载振动作用下的动稳定性,通过对北麓河和二道沟三个典型铁路路基横断面振动响应的二分量加速度观测,对比分析客运列车和货运列车引起的路基振动特性和衰减规律,研究不同防护形式路基的列车振动响应。结果表明,路基上的振动作用主要集中在40～80Hz频率范围内;防护形式对路基的列车动力响应有明显影响,热棒加碎石路基动力响应最小,其次为碎石防护路基,未采取任何防护的路基铁轨上的动力响应最大,建议对未采取防护的路基进行防护。分析结论为青藏铁路列车作用下的路基动稳定性评估提供实测依据,对多年冻土区的路基稳定性研究提供参考。     

东北地区中强地震与地磁总场强度异常变化关系研究

应用东北三省及内蒙古东部地区的12个地磁台站总场强度整点值资料,利用空间相关法研究了总场强度数据与黑龙江及邻近地区中强地震的关系,给出了该方法在黑龙江地区的异常参数,统计了黑龙江省及邻区地区2008年以来发生的级地震前的地磁空间相关异常的次数,对震前异常进行了系统的统计和分析,发现震前空间相关法都有较好的映震效能。     

气候变化对沅江流域径流影响研究

温室气体排放量增加造成气候变化,对全球资源环境产生重要影响.本文在水量平衡基础上,建立考虑气象要素和地形变化的月水文模型,利用实测径流资料对模型在时空尺度上进行验证.利用全球气候模型(GCMs)预测的未来气候变化情形,对处于湿润区的沅江流域径流过程进行预测.分析结果表明,该区域径流过程对降雨和气温变化十分敏感.根据英国Hadcm2模型对本世纪中叶气候变化预测结果,沅江流域未来年降雨量减少0.43%气温升高1.55℃,丰水期降雨增加,而枯水期将有较大幅度减少.年径流量相应减少6.8%,丰水期径流量增大11%,枯水期径流减少47%,不利于防洪和水资源开发利用.     

基于地质记录用时域组合模型预测气候变化趋势的初步研究

用时域分析组合模型建立了１００万年来６０°Ｎ６月份太阳辐射量时间序列、宝鸡黄土粒度时间序列、渭南夏季风指数时间序列的动态模型．研究结果表明，时域分析组合模型较好地提取了时间序列的信息，得到的几个显著周期Ｔ＝１３３，１００，８９，４１，２３，１９ｋａ，与地球轨道三要素的变化周期接近．用组合模型拟合实测数据，精度是高的；用其预测未来气候替代性指标时间序列的变化情况，发现未来气候有向干冷方向发展的趋势．时域分析组合模型为研究气候变化趋势提供了一种定量分析、预测的方法．