山坡积雪径流模拟

本文提出了有物理基础的春季山坡积雪径流数学模型。模型同时考虑了积雪层中的液态水,热传导和水汽扩散过程。用两组观测资料检验模型,从而论证了具有物理基础的途径。也将这个模型用于假设的积雪场,结果表明:春季的日变化不限于近积雪表面的薄层,而可能影响到整个湿雪层的范围内。     

计算苏联西北部雪面蒸发的改进方法

雪是春季径流和土壤水的主要来源。目前计算雪面蒸发最常用库兹明、康斯坦丁和库兹涅佐夫所提出的方法。库兹明计算雪面蒸发的公式是: E=(0.18+0.10μ_(10))(e_v-e_2)(1)式中E为蒸发量,毫米/日;μ_(10)为风向标风速,米/秒;e_v为最大水汽压,毫巴,由雪面温度计算,e_2为高度2米处的水汽压,毫巴。用这个公式计算要花费大量时间。另外,因雪面温度测量不准(特别是在晴天),计算误差较大。     

季节性森林积雪融雪期雪层含水率垂直廓线与时间变化特征

利用snow fork雪特性分析仪测量天山积雪与雪崩研究站融雪期开阔地(站区内气象观测场)与雪岭云杉林下雪层含水率,分析季节性森林积雪融雪期雪层含水率垂直廓线和时间变化特征以及与气温的关系。结果表明:由于开阔地和林下积雪接受的太阳辐射、雪层密度和雪层污化程度等的不同,开阔地、树冠边缘及距树干1m处的雪层含水率垂直廓线特征、雪层含水率的日变化特征以及融雪期雪层含水率随时间的变化特征各异;雪层含水率受气温因子影响最大,融雪期雪层含水率随气温变化呈指数增加,由于开阔地和林下微气象条件的不同,三点雪层含水率对日均温、最高温、最低温、日较差以及逐时气温的响应也不同,且雪层含水率对气温的滞后效应也各异。     

中国天山西部季节性森林积雪物理特性

积雪特殊的物理特性对冰雪水文过程、积雪生态系统、不同尺度的气候系统有重要影响。目前对林下积雪物理特性缺乏系统性研究,因此对天山雪岭云杉林下季节性积雪深度、沉降速率、密度和含水率进行观测分析。结果表明：林下积雪深度小于开阔地;林下积雪沉降速率和新雪密实化率小于开阔地,且稳定期沉降速率小于融雪期。稳定期林下积雪密度小于开阔地,林下雪层密度最大值位于中粒雪层,开阔地则位于粗粒雪层;融雪期则全层密度趋于一致。稳定期林下雪层含水率随深度递减,开阔地雪层最大值出现粗粒雪层;融雪期雪层汗水峰值出现在细粒雪层,新雪层最小,林下雪层由细粒雪层到深霜层始终呈减小趋势,开阔地雪层由细粒雪层至中粒雪层逐渐减小,粗粒雪层至深霜层逐渐增大;稳定期雪层含水率日变化随深度的递减逐渐减小,开阔地大于林下;开阔地的新雪层和细粒雪层含水率的日变化大于林下,粗粒雪层到深霜层则小于林下。     

南极长城站积雪及其消融过程

南极长城站区稳定积雪期始于4月中至6月初,8月中至10月达最大深度。1988年沿海地带一般积雪深度为0.6～0.8m,低洼处及建筑物附近可达1.2～1.6m,甚至超过1.8m;潮汐带雪盖下部温度受海冰影响普遍偏低;11月底至来年1月初的消融过程中,积雪表层常常处于相变区,雪层底部温度比冰点低0.02℃,融水下渗形成雪盖下部潜流;积雪相态及其温度变化与大气-雪感热通量的变化过程相对应,大气-雪感热交换是积雪消融的重要因子之一。     

中国天山西部季节性森林积雪雪层温度时空分布特征

利用2009年12月27日～2010年4月2日天山积雪站站区内开阔地和雪岭云杉(Picea schrenkiana)林下6次降雪过程后雪层内时间间隔10 min的温度数据,探讨雪层温度变化特征。结果表明,越接近地表雪层温度越高,且在雪层表面形成冷中心和(局部)暖中心;在积雪稳定期林下雪层温度高于开阔地,融雪期林下低于开阔地;林下雪层冷、暖中心出现时间晚于开阔地,其强度也小于开阔地。林下雪层温度振幅小于开阔地,林下温度振幅拐点以上雪层温度振幅随深度和时间的递减率小于开阔地,拐点以下无明显差异。初冬,林下和开阔地雪层均为较小的正温度梯度,随着气温急剧下降,温度梯度逐渐增大,且从雪表向雪底递减,林下雪层负温度梯度出现时间晚于开阔地。开阔地和林下积雪表层正温度梯度最大值分别达到0.95℃/cm和0.82℃/cm,负温度梯度大值分别达到-0.84℃/cm和-0.35℃/cm;但开阔地全雪层日平均温度梯度小于林下雪层。     

陕西黄土高原500 ka BP的古土壤与气候带迁移

根据野外调查和室内分析，确定了长武和西安地区第5层古土壤的CaCO3和Fe2O3已迁出了古土壤，该层古土壤为酸性淋溶土壤。长武的西安第5层古土壤剖面构型分别为Bts-Cs-Cl-Bk-C型和Bts-Cf-Cs-Cl-Bk-C型，该层古土壤底部之下发育了有Fe2O3淀积的深部风化层，表明当时风化作用至少已开始进入铁铝氧化物迁移的化学风化中期阶段，Fe2O3、CaCO3迁移特征、孢粉、粘土矿物和深部风化层等6项指标显示距今500kaBP前后亚热带气候迁移到了黄土高原中部，当时年均降水量显著增加，在比今明显温暖的典型间冰期，秦岭已推动温带与亚热带分界线的作用，当时黄土高原生态环境大为好转。     

湿地土壤草根层对铅、镉吸附与解吸的动力学研究

利用柱实验对向海湿地土壤草根层吸附与解吸铅、镉的动力学特征进行了研究。结果表明，土壤草根层吸附镉的动力学过程符合Elovich吸附速率方程、双常数速率方程、抛物线扩散方程，吸附铅的动力学过程符合双常数速率方程、抛物线扩散方程，说明草根层吸附铅、镉的过程是一个反应速率和扩散因子综合控制的过程；实验条件下，Pb^2 、Cd^2 的吸附动力学特性较好，但解吸动力学特性很差。说明湿地土壤草根层对铅、镉均有较强的吸持能力，可阻挡重金属离子向深层土壤的迁移，减少了深层土壤中重金属的汇集。     

南极中山站-Dome A断面表层雪稳定同位素空间分布及环境影响因素分析

中山站-Dome A断面是表层雪稳定同位素组成分析的理想区域,沿线进行δ18O、δD和d的空间分布及环境影响因素研究对反映东南极地区的气候变化和物质来源具有关键意义。因而,本文基于线性回归及相关性分析方法,详细探究了断面上多种环境因素与表层雪稳定同位素分布的空间关系。结果表明,温度和地理因素与同位素比值之间有显著相关关系,且海拔是地理因素中的主要影响因素,随海拔上升表层雪的δ18O呈线性下降趋势。另外,通过断面上δ-T斜率与南极其他断面对比,发现斜率可能具有冰盖近岸和内陆地区较低的区域性特征,而造成这一现象的原因是水汽源区的改变和低温条件下水汽过饱和时的同位素动力分馏。最后,d的空间分布在沿海区域和内陆区域也有不同,推测主控因素分别是水汽源区条件和温度。     

近20 a塔城地区暖区暴雪环流分型及成因分析

选用2000—2019年11月—次年3月塔城地区7个国家气象观测站逐日降水、温度、常规地面和高空观测资料、美国国家环境预报中心（NCEP）再分析资料,确定近20 a塔城地区暖区暴雪天气过程并进行分析。结果表明：（1） 塔城地区暖区暴雪发生于塔额盆地的塔城站、裕民站和额敏站,塔城站出现频次最多;时间分布上,11月和12月出现暖区暴雪的频次最高,且主要集中在11月中旬—12月上旬,1月次之,2月最少。（2） 塔城地区暖区暴雪分为3类：低槽前部型、横槽底部型和西北急流型,地面低压为西方和西北路径。低槽前部型是最典型的暖区暴雪形势,主要出现在11月—12月上旬,发生在西西伯利亚低槽前部锋区与南支中纬度短波槽汇合区,地面低压为西北路径;横槽底部型主要出现在11月—次年1月,发生在极锋锋区底部偏西气流和中纬度暖湿西南气流汇合的强锋区中,地面低压为西方路径;西北急流型主要出现在11—12月,发生在极锋锋区西北气流中,地面低压为西北路径。（3） 500~300 hPa强西北或偏西急流、700 hPa偏西低空急流、850 hPa暖式切变的叠置区与暖区暴雪落区一致,低槽前部型和西北急流型为锋前暖区产生暴雪,横槽底部型为低压右前部暖锋锋生产生暴雪。（4） 低槽前部型和横槽底部型的水汽均为偏西路径,来自地中海、阿拉伯海的水汽经里海、咸海增强后向暴雪区输送;西北急流型有偏西和西北2条水汽输送路径,来自高纬度巴伦支海的水汽与来自中低纬度里海、咸海、地中海、阿拉伯海的水汽在巴尔喀什湖附近汇合后向暴雪区输送,较强的水汽输送伴随低层明显的水汽辐合,强辐合中心位于850~700 hPa之间。     

雪崩的形成机理研究

雪崩灾害严重地威胁着山地旅游滑雪以及山区公路安全。因此,开展雪崩的预测预警研究很有必要,尤其是北京张家口联合申办2022年冬奥会成功,滑雪场雪层的安全性必将成为举办者必须考虑的问题。雪崩的预测预警与地形、气象因子和积雪关系密切。雪崩形成区的坡度大多在30~45°,坡形态、地面粗糙度和下垫面也会对雪崩产生影响。气象因子中与雪崩有关的主要因子包括:新雪、风和气温,高的新雪降雪量和降雪密度可诱发新雪雪崩,风向风速决定了积雪的再分配,而气温对积雪的力学性质发挥着决定性作用。积雪中的连续性雪晶能形成软弱层,是雪崩发生的必要条件。雪崩形成的步骤为三步:软弱层破裂的产生、传播以及断裂的出现。其中软弱层中雪体低强度带对破裂的产生和传播发挥了关键性的作用。     

表层雪中稳定同位素季节变化及其与水汽输送的关系——以天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区为例

根据2002年9月至2005年12月在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集的表层雪样品,揭示了该区表层雪中δ<'18>O值的季节变化特征,讨论了水汽输送对降水中δ<'18>O值变化的影响.研究表明,天山乌鲁木齐河源1号冰川表层雪中δ<'18>O值季节变化显著,变幅可达12.59‰左右,其变化趋势和气温的变化趋势基本一致,...     

巴丹吉林沙漠高大沙山湿沙层水分特征

湿沙层水分及其运移过程是沙漠地区水循环的重要环节。巴丹吉林沙漠高大沙山湿沙层规模巨大,本文对巴丹吉林沙漠高大沙山湿沙层水分特征进行了初步分析。结果表明：湿沙层水分具有区域相似性特征,含水量多小于3%;吸附水和沙粒空隙间的水汽是湿沙层水分两种主要的类型,沙粒粒级级配影响吸附水水量变化,两种水分在沙山垂直剖面上的运移过程及相互转化可能维持了湿沙层水分的相对平衡状态;沙丘表层形成的“逆温层”以及由此引起的沿沙丘表层向沙丘内部的热量传递,形成与湿沙层水分蒸发相反的空气运动方向,使得湿沙层水分在夏季晴朗的白天受到保护;夏季受温度梯度影响,湿沙层中的水汽和膜状水向沙山底部缓慢运移;冬季受温度梯度和水势的双重影响,沙山底部潜水面附近的水汽和膜状水向上缓慢运移,补给湿沙层;湿沙层水分来源包括大气降水、大气水汽、凝结水及地下水等。     

低纬高原地区2次强寒潮过程对比分析

通过对云南2次强寒潮过程进行对比分析,结果表明:横槽型和北脊南槽型是2次过程的主要中高纬环流形势;横槽型造成的降温范围更广,强度更强,持续时间更强,但降雪除了很大程度受制于冷空气外,还受到水汽和动力抬升条件的影响;北脊南槽型冷空气相对横槽型弱一些,但当配合强盛的南支槽,高原切变线,及高低空急流耦合作用下导致了暴雨强降雪天气; 2次强降雪过程云南西侧都有充沛的水汽输送,水汽通量的增大是云南强降雪的必备条件;中低层来自孟加拉湾的暖湿气流在云南南部形成能量积集区和强烈的水汽辐合区,在低层辐合、中高层辐散的耦合作用下,形成强烈的对流上升运动,为强降雨提供了动力和水汽条件;雨转雪相态变化过程中当地面出现"冷垫"一般指示降雪的出现。     

陕西洛川黄土中第5层古土壤与环境研究

野外调查和室内分析资料表明，黄土高原中部的洛川一带500ka前后发育的第5层古土壤上、下部分层的CaCO3淀积层和部分Fe2O3已迁出了古土壤层，该层古土壤是不具CaCO3淀积层的淋溶性中酸性土壤，剖面构型为Bts-Cs-Cl-Bk-C型。这一古土壤底部之下发育了风化淋滤黄土层，指示当时风化淋滤深度和强度比现今大，是250万年来最温湿气候事件的显示。该层古土壤发育时亚热带气候迁移到了黄土高原中部，当时年均温度为15℃左右，年均降水量为850mm左右。     

中国西北地区季节性积雪的性质与结构

中国内陆地区积雪分布十分广泛。根据西北地区大陆性气候条件下形成的“干寒型”积雪的特征 ,对中国天山和阿尔泰山山区的季节性积雪进行了观测与分析。结果表明 ,该区最大积雪深度达 15 2cm(1997) ,积雪层一般由新雪 (或表层凝结霜 )、细粒雪、中粒雪、粗粒雪、松散深霜、聚合深霜层和薄融冻冰层组成。与“湿暖型”积雪相比 ,“干寒型”积雪的性质具有密度小 (新雪的最小密度为 0 .0 4 g/cm3 )、含水率少 (隆冬期 <1% )、温度梯度大(最大可达 - 0 .5 2℃ /cm)、深霜发育层厚等特点 ,并且变质作用以热量交换和雪层压力变质作用为主。据中国科学院天山积雪与雪崩研究站 (43°2 0N ,84°2 9E ,海拔 1776m)的观测资料 ,中国内陆干旱区冬季积雪期雪面太阳辐射通量以负平衡为主 ,新雪雪面反射率达 96 % ,短波辐射在干寒型积雪中的穿透厚度达 2 8cm。春季积雪消融期 ,深霜层厚度可占整个积雪层厚度的 80 %。随着气温的升高 ,雪粒间的键链首先融化 ,使积雪变得松散 ,内聚力、抗压、抗拉和抗剪强度降低 ,积雪含水率也随之增大 ,整个积雪层趋于接近 0℃的等温现象 ,因此 ,春季天山、阿尔泰山等山地全层性湿雪崩频繁发生     

极地冰雪氢氧同位素指标及其指示意义

本文综述了水汽来源状况、降水季节变化、火山喷发、太阳活动等气候环境因素对极地冰雪中同位素含量的可能影响及其程度 ,以及降水区域不均衡性、降水年际不均衡性、逆温层和同位素在冰雪中的扩散迁移作用等几种不稳定因素可能对冰雪同位素分析造成的干扰 ;在此基础上 ,综述了极地冰雪中δ1 8O、δD和其差值d(d =δD - 8δ1 8O)与局部或全球气温之间的一些线性关系 (包括全球尺度 ,格陵兰地区 ,南极地区等 )及它们在空间分布上的变化规律     

毛乌素沙地土壤凝结水来源分析

土壤凝结水是半干旱地区生态系统重要的水源,为阐明毛乌素沙地臭柏(Sabina vulgaris)冠层下土壤表层5 cm凝结水的水汽来源,应用自制凝结试筒于2008年9—10月在毛乌素沙地开发整治研究中心院内开展试验。结果表明,毛乌素沙地土壤表层凝结水由吸湿水、大气水汽凝结水和土壤水汽凝结水组成;大气中的水汽总是先于土壤中的水汽到达和离开表层5 cm土壤;大气中水汽对土壤表层5 cm凝结水的贡献率小于土壤水汽的贡献率,9月上旬至中旬大气中水汽和土壤水汽的贡献比为2∶5,9月下旬至10月中旬为3∶10;单日凝结量和蒸发量呈现显著的线性关系。     

南极洲万达盐湖底部现代沉积物中黄铁矿物的发现及其地球化学意义

作者首次在南极洲万达盐湖底部现代沉积物中发现了自生的黄铁矿颗粒。该发现对解释万达湖还原层湖水中铁离子的垂直迁移具有重要地球化学意义。基于1.目前万达湖还原层湖水的FeS_2活度积(IAP)大于它的热动力溶度积(Ksp)2.该湖还原层湖水的pH—pE数据组落在黄铁矿的pH—pE相图中的黄铁矿相区。相图预测到现在万达湖还原层湖水有析出自生黄铁矿的可能性,而且进一步被X射线衍射分析及电镜扫描等资料证实,湖底沉积物中存在黄铁矿矿物。这样,就有力地解释了还原层湖水中铁离子浓度降低的原因—由于黄铁矿颗粒的形成而迁出了水中铁离子。     

乌鲁木齐河源雪密度观测研究

乌鲁木齐河源高山区积雪形成期(10月)积雪层的月平均密度为140kg/m~3,稳定积雪前期(11—2月)和稳定积雪后期(3—4月)雪层的月平均密度分别为190—210kg/m~3和175kg/m~3,非稳定积雪期(5—9月)的新雪密度介于90—125kg/m~3,平均值为112kg/m~3。统计分析表明,冬季积雪层的平均密度不随积雪深度而变化,但与5日平均气温和5日合计降水量呈反相关关系,夏季新雪的密度随雪深的增大而上升,风速对冬季积雪层平均密度和夏季新雪密度均无明显影响作用。