青藏高原五道梁冻土活动层表面二氧化碳和甲烷的排放

通过静态箱取样方法，首次获得青藏高原冻土活动层排放气体。分析测定结果表明，ＣＨ４含量为０．６３～１．５４μｇ／ｇ，平均为１．１９μｇ／ｇ，大多数样品ＣＨ４含量低于当地大气ＣＨ４含量（１．３２μｇ／ｇ）；ＣＯ２含量为０．１５％～０．２７％，平均为０．２１％，明显高于大气ＣＯ２的浓度（０．０６９％）。ＣＨ４、ＣＯ２含量具有一定的日变化特征。ＣＨ４排放率为－０．０３２～０．０４８ｍｇｍ－２ｈ－１，平均为０．００１ｍｇｍ－２ｈ－１；ＣＯ２排放率为－５６．５０３～６１．４２５ｍｇｍ－２ｈ－１，平均为０．０９５ｍｇｍ－２ｈ１。从所获得的冻土排放气体中ＣＨ４和ＣＯ２的浓度来看，这种干燥寒冷的高原冻土活动层表面ＣＨ４排放较少，ＣＯ２的排放较高     

冻土导热系数研究现状及进展

冻土导热系数是影响冻土温度及热通量变化的一个重要参数,也是研究陆地表层水热盐耦合运移的基本物理参数。根据国内外研究现状,列举了导热系数的测试方法（稳态法和瞬态法）,总结并讨论了冻土导热系数的影响因素及其变化规律,并对目前已有的导热系数计算模型进行了比较分析。现有研究认为：土壤质地、温度和含水（冰）量、孔隙度、土壤有机质等是影响冻土导热系数的主要因素,因此,冻土土导热系数随这些影响因素的变化规律方面的研究工作非常多;而关于未冻水含量、土骨架组成及冻土结构等对冻土导热系数影响的相关研究较为缺乏。通过比较分析国内外土壤热导率计算的相关模型,认为适用于常温下导热系数的模型发展趋于成熟;而现存的适用于冻土区的导热系数计算模型多以一种或几种土壤条件为前提,或者多考虑局地因素影响,模型的适用性具有局限性。考虑到多年冻土区土壤受冻融循环影响较大,以及多年冻土内部水热传输过程的复杂性,多年冻土区导热系数的计算模型仍需进一步深入研究。     

球模仪测试冻土松弛模量的非线性Kelvin解答及其试验研究

冻土的松弛模量是进行蠕变力学分析的关键参数。但在理论方面, 尚未基于球模仪试验建立较完善的松弛模量表征公式。基于半空间黏弹性理论和分数阶微积分理论, 获得了松弛模量公式的非线性Kelvin模型解答并进行了材料参数影响分析。在给出恒载条件下, 可以用单轴蠕变试验的分析结果评估基于球形压痕试验的冻土松弛模量来预测准确性。随后分别以冻结细砂的球模仪试验曲线、 冻结砂和冻结砂质黏土的单轴蠕变曲线为例, 预测了各条试验曲线和冻土的松弛模量, 并通过其他试验实测数据进行了检验。结果表明： 该松弛模量表征公式的材料参数最少, 随各材料参数变化具有较佳单调性; 基于球形模板试验, 非线性Kelvin解答能对冻结细砂的松弛模量和位移曲线做出合理可靠的预测。非线性Kelvin模型能很好地吻合单轴蠕变试验曲线, 基于单轴蠕变试验的冻结砂松弛模量随时间变化规律和数值范围与球模仪试验分析结果较一致, 冻结砂质黏土的松弛模量随应力和温度的变化规律再现了已有研究结论。     

基于Kriging插值的黑河分水后中游地下水资源变化

水资源短缺是西北地区内陆河流域面临的共同难题.20世纪黑河下游地区河水注入量的持续减少,使得依赖河水补给的地下水相应减少,从而出现了一系列的生态环境问题.为了恢复黑河下游生态环境,从2000年开始了黑河生态应急输水工程,实施水量的统一调度.中游地表水利用量的减少无疑会对地下水资源产生影响.根据黑河中游地下水观测数据,运用普通Kriging插值法.对分水前的20世纪90年代和分水后的2004-2005年间的地下水位和储量变化进行对比分析,发现中游甘州区、临泽县和高台县地下水位不同程度上都在下降,其范围在1.3～2.68 m,地下水可开采储量也随之减少,估算减少总量约为8.23×108m3.究其原因,一方面是由于分水使得地表水转化为地下水的数量减少,占总减少量的60.8%;另一方面,河水供给的减少促使中游地区转而大量开采地下水.两方面共同作用,使得中游地区地下水资源量日益短缺.     

甘肃省公路沿线典型地段含盐量对冻胀盐胀特性影响的试验研究

季节冻土区含盐土公路路基在季节性冻胀、盐胀和融沉作用下,发生大量的道路病害,给道路的安全运营带来了严重的隐患。在考察大量现场道路病害的基础上,针对甘肃省季节冻土区公路沿线盐渍化道路病害比较严重的地段,选取几种典型的盐渍土进行室内冻融循环试验来研究它们在周期波动温度条件下冻胀、盐胀和融沉特性,进一步探讨盐渍土地区道路病害产生的机制。试验结果发现,含盐量对路基土冻胀、融沉和盐胀等变形过程有明显的影响,不同的含盐量路基土膨胀机制不同。含盐量较高的土体,变形主要由盐胀引起,没有明显的融沉变形;含盐量较低的路基土,变形主要由冻胀和融沉引起,可能存在盐胀;对于无盐但冻胀敏感性路基土,其变形主要由冻胀和融沉引起。另外,开放系统下盐渍土反复冻融循环后含水率重新分布,含水率普遍增加,且形成了两端含水率高、中间低的现象。     

兴安岭多年冻土退化特征

受气候变暖和人为活动的共同影响,过去数十年来兴安岭山区的多年冻土退化显著.冻土退化南部快于北部、城镇快于田野、农田快于林区、采伐过林区快于原始林区.在局部小范围内,冻土退化顺序为先高后低、先山上后谷地(或盆地中心)、先阳坡后阴坡.冻土退化程序从农田(或裸地)→草地→灌丛→林地→沼泽湿地,依次冻土退化由快到慢.纬度和高度地带性控制冻土退化特征,但局地因素亦对其产生重要影响,造成小范围内冻土特征的突变.人为活动已经、正在并将对兴安岭冻土退化和寒区生态环境产生重要影响.     

Stable isotopic variations in precipitation in Southwest China

This study analyzes the relationships of stable isotopes in precipitation with temperature, air pressure and humidity at different altitudes, and the potential influencing mechanisms of control factors on the stable isotopes in precipitation in Southwest China. There appear marked negative correlations of the δ18O in precipitation with precipitation amount, vapor pressure and atmospheric precipitable water (PW)at the Mengzi, Simao and Tengchong stations on the synoptic timescale; the marked negative correlations between the δ18O in precipitation and the diurnal mean temperature at 400 hPa, 500 hPa, 700 hPa and 850hPa are different from the temperature effect in middle-high-latitude inland areas. In addition, the notable positive correlation between the δ18O in precipitation and the dew-point deficit △Td at different altitudes is found at the three stations. Precipitation is not the only factor generating an amount effect. Probably,the amount effect is related to the variations of atmospheric circulation and vapor origins. On the annual timescale, the annual precipitation amount weighted-mean δ18O displays negative correlations not only with annual precipitation but also with annual mean temperature at 500 hPa. It can be deduced that, in the years with an abnormally strong summer monsoon, more warm and wet air from low-latitude oceans is transported northward along the vapor channel located in Southwest China and generates abnormally strong rainfall on the way. Meanwhile, the abnormally strong condensation process will release more condensed latent heat in the atmosphere, and this will lead to a rise of atmospheric temperature during rainfall but a decline of δ18O in the precipitation. On the other hand, in the years with an abnormally weak summer monsoon, the precipitation and the atmospheric temperature during rainfalls decrease abnormally but the δ18O in precipitation increases.     

两万年来的中国多年冻土形成演化

利用大量的古多年冻土遗迹和古冰缘现象,并佐以古冰川、孢粉及动物化石等资料,重建了20ka以来中国多年冻土演化进程.结果表明,在末次冰期最盛期(LGM,或末次多年冻土最大期LPMax),中国多年冻土面积达到了5.3×10^6~5.4×10^6km^2(现今中国多年冻土面积的3倍多),而全新世大暖期(HMP,或末次多年冻土最小期LPMin),中国多年冻土面积曾缩减至0.80×10^6~0.85×10^6km^2(约为现今中国多年冻土面积的50%).按照古冻土遗迹的年代及分布等特征,在确定LGM和HMP两个主要时段的冻土格局基础上,将20ka以来中国多年冻土演化进程划分为7个阶段:晚更新世LGM(20000~10800aBP)多年冻土强烈扩展,达到LPMax;早全新世气候剧变期(10800至8500~7000aBP)多年冻土较稳定但相对缩减阶段;中全新世HMP(8500~7000至4000~3000aBP)多年冻土强烈退化阶段,多年冻土缩减到LPMin;晚全新世新冰期(4000~3000至1000aBP)冻土扩展阶段;晚全新世中世纪暖期(1000~500aBP)多年冻土相对退化阶段;晚全新世小冰期(LIA, 500~100aBP)冻土相对扩展阶段,以及近代升温期(近百年来)多年冻土持续退化阶段.本文重建了各时段内古气候、古地理环境以及多年冻土分布范围和其他特征.     

气候变化对中国多年冻土和寒区环境的影响

中国的多年冻土总面积为 2 .1 5× 1 0 6 km2 ,主要分布在高海拔地区。 40年来 ,随寒区经济的快速发展和资源、环境问题的日益突出 ,冻土和寒区气候变化研究获得了长足的进展。我国大部分地区的多年冻土退缩趋势明显。 2 1世纪 ,受气候变暖和人为活动的共同影响 ,青藏高原和东北地区北部多年冻土将大幅退缩。冻土广泛退缩将对中国的寒区经济和环境产生重要影响。但是 ,冻土退缩及其对环境的影响还存在很大的不确定性。