黑河流域植被覆盖度计算及其影响的中尺度模拟

运用基于遥感的中国西北土地覆盖动态监测系统(NOAA AVHRR Processing Chain,NOAA-Chain)预处理系统对改进的甚高分辨率扫描辐射仪(AVHRR)影像资料进行处理得到的归一化植被指数(NDVI),基于像元二分原理得到2002年黑河流域植被覆盖度分布,将其与Gutman 1998年所作全球植被覆盖度数据在黑河流域范围进行了对比分析,发现2002年黑河流域中上游植被整体呈退化趋势,主要绿洲区植被覆盖度增大。分别将这两套植被覆盖度数据引入中尺度大气模式MM5中进行黑河流域中上游气候模拟。通过与气温观测值的比较,发现用黑河流域植被覆盖度数据模拟的气温偏差小于用全球植被覆盖度的模拟结果;植被分布与潜热通量分布的空间相关性最好;植被覆盖度变化对局地温度场变化影响很大。     

黑河流域土壤质地分类数据建立及其模拟效果检验

原全球土壤质地类型分布在黑河地区的数据(下称原全球数据)不能体现该流域不同海拔高度土壤分布的非均匀性特征,为了定量表征研究区土壤的非均匀分布,在流域范围收集了53个土壤亚类剖面数据,对照土壤三角,与国际通用的STASGO 30 s土壤质地类型分类标准对应,基于黑河流域1∶100000土壤亚类分布图,建立了黑河流域30 s分辨率的土壤质地类型分布图(黑河数据)。这套数据可以描述出原全球STASGO 30 s数据不能表现出的山区和绿洲区的土壤非均匀分布实际。分别使用黑河数据和原全球数据作为下垫面土壤分布,运用耦合了陆面过程的中尺度大气模式,对黑河流域中上游区域进行了模拟,检验了两套数据对气温模拟的准确性,讨论了土壤分布变化对环境要素模拟的影响。结果表明,使用黑河土壤分布数据对上游山区的气温模拟性能好于原全球数据,中游绿洲区使用两套土壤分布数据的模拟值都偏高,大部分站点使用黑河土壤分布数据的模拟值略高于使用原全球数据的模拟值。这可能与模式中使用的全球土壤水、热参数在研究区的代表性以及中游区的人类活动加剧了土壤温、湿度的时空异质性有关。因此,黑河流域土壤水、热参数以及高分辨率的土壤温、湿度分布是提高该区域土壤—大气相互作用数值模拟性能的重要途径。环境要素变化与土壤类型分布变化呈非线性关系。气温模拟值对土壤分布变化最为敏感。     

黑河下游额济纳地区的环境演变

通过对水系变迁的分析,勾画了黑河下游额济纳地区环境变化的大体框架。黑河下游额济纳地区的环境变迁,演绎了西北干旱地区普遍存在的水系溯源退缩过程。在地质历史时期,这种溯源退缩主要原因是地质运动和气候变化,而近代、现代人类不合理的水土资源开发活动加速了河流水系的溯源退缩,并在一定程度上超过了自然因素的作用。巴丹吉林沙漠曾经是黑河下游的冲积湖积平原。那么如果绿洲消失,额济纳三角洲就有可能再现巴丹吉林沙漠的形成过程,形成新的"额济纳沙漠"。在第四纪早期,额济纳盆地存在两个水流系统,且气候环境较为温暖潮湿;随后两个水流系统逐渐合并,区域气候亦有变干变暖的趋势;至第四纪晚期,气候更加干旱,现代水文网定型。东西居延海不是黑河流域的终端湖,在地质历史上属于黑河流域下游的河道湖。随着黑河水系不断地溯源萎缩,东西居延海及居延泽也存在着一个逐步缩小的过程,并在近现代演变为尾闾湖。显然,东西居延海作为尾闾湖只是一个很短暂的时期。     

青藏铁路通风路堤室内模型试验研究

正在建设中的青藏铁路即将穿越 5 5 0km的多年冻土区 ,冻土问题是青藏铁路面临的首要工程问题。出于铁路建设中保护冻土的原则 ,对通风路堤这一新的、主动保护冻土的路堤结构形式进行了几何相似比为 1∶4的大型室内试验 ,试验所得的路堤土体温度场分布及土体温度的变化结果表明 ,通风路堤能够有效地降低路堤土体的温度 ,从而达到保护天然地基冻土的目的。但是 ,温度场的分布在通风路堤内并不对称 ,及沿路堤中轴线的两侧左右不对称 ,这样可能会影响到下伏冻土温度的差异 ,从而引起不均匀冻胀、沉降变形。另一方面 ,暖季较高的气温条件下 ,通风管两端的进出口需要堵塞或关闭 ,以免造成土体吸热量较多而引起较大的沉降 ,但由于青藏高原很短的融化期 ,这一影响还有待现场试验工程的验证。     

多年冻土区天然气水合物研究综述

由于多年冻土区天然气水合物的潜在资源价值和对气候、环境的影响,各国纷纷开展了大量的研究,取得了很好的研究进展。本文主要分析了天然气水合物与多年冻土间的关系、多年冻土区天然气水合物的蕴藏情况以及典型多年冻土区天然气水合物研究现状。其结果表明多年冻土控制了天然气水合物形成的温压条件,且在多年冻土层间发现具自保护效应的天然气水合物。同时多年冻土可影响分散性土体中游离气体的聚集和迁移,多年冻土融化可提高孔隙水压力。目前多年冻土区天然气水合物的蕴藏情况的估算并不完整,各国仅对典型多年冻土区天然气水合物储量进行了初步的估算。天然气水合物储量估算结果表明,在美国阿拉斯加地区大约为1.0~1.2×1012 m3,加拿大马更些三角洲Beaufort海地区大约为1.6×1013 m3,俄罗斯西西伯利亚盆地250 m深度范围内可达1.7×1013 m3。我国青藏高原多年冻土区亟待搞清天然气水合物存在与否的直接证据和储量估算等关键问题。     

社会水文学研究进展

为了推动新兴学科——社会水文学的发展及其在流域水资源管理中的应用,有必要对有关社会水文学的研究工作进行阶段性总结,并对未来的研究方向进行展望。回顾了水文学的发展历程,理解社会水文学产生的背景,阐述社会水文学的概念及其内涵;辨析其与传统水文学、生态水文学和水文经济学等学科在研究内容、方法和理论等方面的异同点;介绍社会水文学的研究进展:本阶段着重于制度、政策和文化等社会因子在水文研究中的表达以及流域示范研究的开展,但大多数研究仍基于传统水文学背景、共进化背景或者水资源管理背景,社会水文学的理论和方法还不够成熟。未来应从以下方面加强社会水文学研究:① 深入开展社会水文学社会部分的定量研究、综合历史分析和水文重建方法、充分利用现有不同流域案例促进过程社会水文学、历史社会水文学和比较社会水文学研究;② 开展社会水文系统社会驱动力的研究,探寻社会水文学的动力机制;③ 引入非线性动力学理论刻画人-水耦合系统的复杂反馈机制,提高社会水文学的普适化数学表述;④ 积极推进“大数据”和知识挖掘技术在社会水文学研究中的应用。     

数字黑河的思考与实践1:为流域科学服务的数字流域

多学科数据的收集和积累、多学科模型的集成以及现代化的观测系统是发展流域科学的必要前提。"数字黑河"是为黑河流域科学研究和流域集成管理而搭建的集数据、模型和观测系统于一体的信息化平台,是"数字地球"在流域尺度上的一次实践性尝试。数字黑河由数据平台、模型平台和数字化观测系统组成,其核心是观测、数据和模型平台中的信息基础设施建设,但同时也外延而扩展为以流域综合模型为骨架的各种应用。"数字黑河"已阶段性地完成了数据集成,在线数据量超过1 000 GB,并实现了完全共享,有力地支持了黑河流域的各项研究工作;在模型集成方面已初步建成了流域综合模型和空间决策支持系统。"数字黑河"的进一步构想是在e-Science的框架下将数据系统、观测系统、模型系统、信息发布系统、高性能计算及科学计算可视化集成为一个整体。     

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     

气候变化对滦河流域水资源影响的水文模式模拟(Ⅰ)降水径流模式系统（PRMS）介绍及其在滦河流域的移植

简单介绍了引进美国地质勘查中心发展的降水径流模式系统（PRMS）。认为PRMS模式具有多种模拟功能，包含的物理过程也较全面，是当前世界上较好的水文学模式。将PRMS模式系统移植到滦河流域，并对其模拟能力进行了初步检验。结果表明，模式系统在我国滦河流域的移植比较成功，而且能够较真实地再现滦河流域河川径流量及水资源其它分量的年际及季节变化，也可以用于研究气候变化对滦河流域水资源的影响。     

多年冻土地区线性工程建设

多年冻土地区修筑建筑物、都会受到冻土稳定性的影响。冻胀、融沉以及由此带来的其它工程冻害问题必须得到重视，处理措施是否得当，直接关系到建筑物的运营安全，在北美及俄罗斯等高纬度多年冻土地区，从已修筑的铁路、公路及输油、气管道等线性工程建筑来看，有成功地的处理冻害的经验，也有对冻害认识不足而造成工程不能运营的失败经验，总结了这些既有工程的建设经验和工程问题治理措施，对我国多年冻土地区线性工程的建设，尤其对青藏铁路建设具有积极的指导意义。