水合甲烷与全球变化

甲烷水合物是地球表层（〈２ｋｍ）最重要的碳库，其ＣＨ４含量很可能超过１０＾１６ｋｇ。暴露大陆架的海侵加热及深部压力中能使海相沉积物中的甲烷水合物失稳分解；而冰悼生长，使其下的水合的稳定带扩展。水合物对地表扰协的敏感性，稳定和失稳时间尺度的不对称性和水合物巨大碳量表明，甲烷水合物可能在调节冰期，间冰期大气成分中扮演重要角色。北极沿海多年冻土变暖和甲烷释放可能早已开始，但目前和下一世纪的排放量可能不大     

冻土区甲烷排放研究进展

冻土区土牡表面和活动层土的ＣＨ_４排放和吸收表现出强烈的时空变化性。根据多年冻土中ＣＨ_４含量的模拟结果表明，全球尺度上，平均每米厚度多年冻土含有ＣＨ_４６５Ｔｇ。在未来的２００年间，多年冻土融化所导致的大气ＣＨ_４附加年源强变化于２～２５Ｔｇ。     

土壤水分特征曲线模型模拟性能评价

土壤水分特征曲线模型作为实验测定土壤水分特征数据的一种替代方法,因其具有计算方便快捷和便于嵌入数值模拟程序的优点,开始受到越来越广泛的关注。虽然文献中存在众多的土壤水分特征曲线模型,但是这些模型的适用范围及拟合性能尚不明确。为了获得更加准确适用的土壤水分特征曲线,在实际应用中通常需要花费大量时间和精力去测试各种模型。为了解决上述问题,在国内外研究成果的基础上收集整理了12种典型的土壤水分特征曲线模型,并利用包含不同质地、有机质含量及容重的8种土壤的实测土壤水分特征数据来评估比较这些模型的模拟性能。模型性能通过均方根误差（RMSE）、平均偏差（AD）、AIC准则（Akaike Information Criterion）和纳什效率系数（NSE）4个指标评估。研究结果表明：大部分的模型能够提供比较接近于实际的拟合结果,评价指标值也比较相近。其中,KCGS2006（包含3个参数）和K1999模型（包含2个参数）拟合效果最好,而Gregson1987（包含1个参数）的拟合效果最差。该研究可以深入了解各种土壤水分特征曲线模型的适用性与局限性,更好地为生态环境建设和农业可持续发展研究中土壤水力参数的选取提供依据和参考。     

青藏高原多年冻土区地下水及其变化

青藏高原的高海拔多年冻土的分布格局及其动态变化、季节冻结融化作用与地下水的补给、径流和排泄关系密切,对各种尺度的水文地质环境具有控制或重要影响。作为一个隔水层或弱透水层,冻土层在地下水形成、演化、运移和水动力过程方面具有抑制作用,从而对地下水的分布、动态和水循环产生重要影响。而且,冻土可通过其中的水分迁移、冰分凝和地下冰结构重组等方式,形成和改变地下冰储量及地下水动静储量,调节水文地质循环。气候变暖显著和人类活动日益增加,冻土退化显著,已经普遍影响到了高原冻土生态水文地质环境,并引发了一系列水文（地质）、生态和环境问题,亟待系统、长期和细致的观测、试验和模型研究。     

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.     

青藏高原土壤碳排放研究进展

青藏高原土壤碳排放研究是评估国家区域碳排放量和预测气候变化所可能导致影响的关键. 首先对青藏高原土壤碳排放的关键性影响因子进行探讨, 并分析了土壤碳排放的时空分布格局变化. 目前青藏高原土壤碳排放研究主要是针对高寒草甸及高寒草地生态系统, 较少涉及高寒荒漠, 研究区域较为分散; 土壤碳排放受到气候环境因素、生物因素及人为因素等多重因素的影响, 其中温度、土壤湿度、土壤区系生物、人为因素及多年冻土退化是最关键的影响因素; 土壤碳排放具有明显的时空变异性, 空间变异性在生物群丛、景观、区域和生物群系四个尺度体现, 时间变异性在日、季、年上体现. 总体而言, 青藏高原土壤碳排放的研究较少, 尤其关于大尺度、长时间序列的研究以及土壤碳排放的机理等方面的研究十分缺乏, 有待于后续加强研究.     

寒区输油管道基于应变设计的极限状态研究

寒区输油管线沿线地质环境复杂,滑坡、冻胀、融沉等自然灾害会导致管道形成大差异变形量.而差异变形量所引起的应力应变行为直接影响管道的安全服役性能,严重时会使管道破坏失效.基于寒区输油管道在实际服役工况下的受力变形条件,充分考虑冻胀效应、油压效应和热应力效应对输油管道的影响,分析了不同长度、壁厚、油压条件下轴向拉伸应变的分布规律及其影响因素.基于轴向应变设计理论准则,建立了上述条件下输油管道的极限服役状态,得到了对应状态下输油管道的许应最大极限冻胀变形量.结果分析表明,采用基于应力的设计准则偏保守,采用基于轴向应变的设计准则能更多的利用管材的变形性能.可为管道的合理设计、安全评价、完整性管理提供一定的理论参考.     

青藏高原中、东部全新世以来多年冻土 演化及寒区环境变化*

古冻土存在的依据和判别标志主要是古冻土遗迹(深埋藏多年冻土层、古冻土上限、融化夹层、厚层地下冰)和古冰缘现象(古冻胀丘、古融冻褶皱、砂楔、土楔、冰楔假型、风成沙丘、黄土层、厚层泥炭和腐殖质层等)。文章结合大量的测年数据,利用古代和现代冻土以及冰缘现象的时空分布差异综合分析对比,将全新世以来青藏高原多年冻土演化过程和环境变化划分为6个较明显的时段:早全新世的气候剧变期(10800aB.P.至8500~7000aB.P.)、中全新世大暖期(8500~7000aB.P.至4000~3000aB.P.)、晚全新世寒冷期(4000~3000aB.P.至1000aB.P.)、晚全新世温暖期(1000aB.P.至500aB.P.)、全新世末小冰期(500aB.P.至100aB.P.)及近代升温期(100aB.P.至今);同时,概述了各时段高原冻土的发育条件、分布范围及总面积,和当时高原上的古气候、古地理环境。     

黄河源区白河基流分割方法适用性分析

基流是黄河径流的重要补给来源, 对源区水资源规划和生态环境建设具有重要作用。以黄河源区白河流域为研究区, 利用唐克水文站1981 - 2015年的实测日径流资料, 采用常用的5类12种数值模拟法, 进行基流分割并比较分析其适用性。结果表明： 12种方法估算的基流指数（Baseflow index, BFI）差异明显, Lyne-Hollick滤波法计算的BFI值最大, 为0.91; 加里宁法计算的BFI值最小, 为0.39; Eckhardt滤波法的标准差和极值比最小, 稳定性最好; 加里宁法的标准差和极值比最大, 稳定性最差; 对1992年（丰水年）日径流过程进行分割, Chapman滤波法、 Chapman-Maxwell滤波法和加里宁法的基流过程线平滑缓慢, 更符合实际情况; Boughton-Chapman滤波法、 BFI法和HYSEP法基流模拟效果较好, Nash-Sutcliffe效率系数高于0.87, 决定系数接近0.9, 平均相对误差小于10%。综合比较, 认为Boughton-Chapman滤波法、 BFI法是白河流域较为适宜的基流分割手段。     

阿拉斯加北极地区的工程设计和施工经验及教训

阿拉斯加北极地区位于布鲁克斯山以北, 白令海峡以东的北坡地区, 属北极海洋性气候区. 区内寒冷( -10 ～ -6 ℃)、连续多年冻土厚度多在200～300 m, 局部达700 m. 地表湖塘和冰楔多边形广泛分布. 阿拉斯加北极地区的工程建筑活动主要为海军部和商业石油勘探、开发和运输服务. 从20世纪40年代以来, 尽管有不少的曲折和教训, 但成功和可以借鉴的经验很多. 最成功的例子当数普如道湾油气田开发、阿里亚斯卡输油管道工程及其相应的环境保护措施. 工程师为了成功和经济地在北极地区修筑和运行工程设施, 必须从"冷"处着想, 并付诸计划和行动. 设计和施工的工程师必须保持实事求是、不断创新精神, 而不拘泥于中纬度地区的教育、培训, 或行业传统. 从工程勘察、设计到施工阶段, 工程师和从事环境研究的科学家必须密切合作. 工程师需要知道环境参数, 制约因素和可利用的机会; 环境科学家需要知道工程师的施工设计和问题, 理解工程限制条件、设备工作能力, 以及备选方案的经济学问题. 这些相互理解只能在密切合作中形成, 并能创造工程经济效益和奇迹.