中德联合冬给措纳湖地区寒区环境变迁研究进展

青藏高原腹地的内陆湖及其湖相沉积物能够较真实地反映气候变化特征,在高原环境变迁研究中备受中外科学家的关注.2006年8月15日~9月10日,中德联合考察小组对青藏高原东北部的冬给措纳湖一带进行了第四纪冻土、地貌和地质学考察,并对湖岸阶地做了初步的数字高程分析.调查了冬给措纳湖底地形、地貌,采集了湖相沉积物样本.在湖的东岸和西岸发现多年冻土,湖泊西北山谷观察到古冰川活动遗迹.初步推测该湖是由断陷沉降形成.为进一步分析湖区气候和环境变迁,联合小组拟定2007年3月份钻取湖芯.     

气候变暖对多年冻土区土壤有机碳库的影响

多年冻土区存储了大量土壤有机碳。气候变暖、 多年冻土退化导致其长期封存的有机碳逐渐或快速释放, 进入大气圈或水系统, 改变原有多年冻土区碳循环, 并可能显著加速气候变暖。通过综述气候变暖对多年冻土区碳库的影响研究进展, 主要包括多年冻土碳库储量、 降解机理及变化预测, 研究表明： 北半球多年冻土区的碳储量巨大, 但不确定性很高, 尤其是海底多年冻土和水合物碳库储量的评估; 多年冻土碳库对气候变暖的响应速度受土壤水热特性、 土壤有机质C/N比、 有机碳含量和微生物群落特征等多种环境因素的控制或影响; 目前, 关于北半球多年冻土碳库对气候变暖响应模拟结果说明, 多年冻土退化短期内不会导致经济和生产方面的灾难性后果。但是, 无论是针对多年冻土碳库评估, 还是多年冻土有机碳库对气候变暖的响应模拟研究结果, 都有较大的不确定性。未来多年冻土碳库变化的模拟和预测研究应更多考虑多年冻土快速退化和多年冻土区水合物分解, 如中小尺度热喀斯特的生态环境和碳的源汇效应。准确的多年冻土区有机碳排放模拟可为未来多年冻土碳与气候反馈的预估提供重要支持。     

大兴安岭东坡新林林区冻土变化特征

大兴安岭处于欧亚大陆多年冻土带南缘, 其多年冻土形成、 发展和保存更多受制于植被、 水分等局地因子的影响。采用钻探、 探地雷达和冻土温度长期监测等手段研究发现, 放牧活动会影响大兴安岭东坡新林林区活动层厚度, 放牧活动比较强烈的地段, 活动层可达2.5 m, 放牧区边缘至未放牧区域, 活动层缩减至1.5 m。塔头2013年11月2.0 m处的地温仍然在0 ℃以上（0.04 ℃）, 当放牧行为终止及加漠公路改道后, 2.0 m处的温度开始逐渐恢复, 温度由-0.12 ℃降到-0.69 ℃, 1.5 m处的温度则由0.17 ℃降到-0.42 ℃, 2018年底塔头的活动层厚度已经小于1.5 m。从地表植被类型上看, 松树林、 塔头和灌丛的活动层多年平均厚度分别为0.8 m、 1.3 m和0.7 m, 近地表0.5 m处的年平均地温为0.07 ℃、 0.52 ℃和0.22 ℃, 年变化深度处（11 m）的年均温度为-1.34 ℃, -0.98 ℃和-2.19 ℃。从地温曲线类型上看, 灌丛下的多年冻土比较稳定, 地温曲线属于正梯度型。松树林和塔头下的冻土温度比较复杂, 松树林地温曲线为偏负梯度型-零梯度型-偏正梯度型, 塔头为负梯度型-扭曲型。在地表植被类型和人类活动的共同影响下, 研究区多年冻土经历了地表干扰开始退化、 干扰消除不再退化以及慢慢恢复的过程。     

微生物对冻土生境的适应以及对全球变化和寒区工程扰动的响应:进展与展望

多年冻土这一极端的生境中,温度、营养物质、冻融过程等因素深刻影响和限制着冻土中微生物生理、代谢途径和生态结构.低温胁迫下,冻土中微生物从形态、生理和生化水平发展了特殊的耐受机制.冻融过程对细胞产生直接危害,并通过调节水盐、营养条件输送而间接地影响微生物活动.寒区工程扰动下垫面和周边一定范围内冻土的水、热、力学平衡,由此也改变了微生物赖以生存的微环境,破坏了地表植被和下伏冻土中微生物的联系.寒区油气管道泄漏后严重地污染土壤,并毒害和抑制冻土中微生物.冻土区微生物数量及生物多样性的波动与冻土的后生冷生作用以及生物地球化学循环密切相关.它们可能记录了冻土的发育、全球变化和生态环境变迁的重要信息.全球变暖背景下,冻土区微生物对有机碳和温室气体的束缚、吸收、运移和最终排放发挥着重要的作用,在全球碳氮循环和对气候系统的反馈中扮演重要角色.     

多年冻土区输油管道工程中的(差异性)融沉和冻胀问题

多年冻土区石油和经济开发不断推动输油管道技术的发展,但是多年冻土区输油管道的(差异性)融沉和冻胀问题仍是关键性难题.寒区管道设计和施工必须考虑沿线的地形和环境条件对冻胀和融沉,以及相应的管道工程基础和结构整体性的影响.阿拉斯加输油管道工程取得成功的原因在于充足的科研投入、讨论和决策时间,以及最终采用的一系列创新设计来保护多年冻土和抑制融沉.这些研究围绕的关键问题是温热油管在多年冻土中的水热效应和差异性融沉和冻胀所导致的管道变形破坏,这些研究对可能出现问题的及早发现、充分理解和正确预测以及最终合理的设计、施工和维护至关重要.罗曼井和格拉线环境温度输油管道在20a左右的运营中,冻胀和融沉都比较显著.准确预测管道和围岩土的冻胀和融沉需要详细的观测研究和模拟试验相结合.在预测的基础上,针对具体问题抑制融沉和冻胀.成功设计、施工和运行寒区输油管道需要科学家、工程师、业界人士和管理部门密切合作.     

西昆仑山甜水海北湖砂楔的形成与环境演变

青藏高原是世界上中低纬度地区冰缘最发育的区域,其中西昆仑山甜水海地区广泛分布着砂楔群等冰缘现象.砂楔是寒冷气候条件的产物,对古气候和古环境的重建具有重要意义.文章通过分析甜水海北湖砂楔矿物特征发现,砂楔填充物基本属于近源堆积;14C测年结果以及粒度再结合砂楔形态分析得出,该砂楔的形成经历了13.9kaB.P.,11.9...     

黄河源区气候向暖湿转变的观测事实及其水文响应

基于黄河河源区干流各水文站和有关气象站、雨量站的气温、降水与径流观测资料, 分析了该区域的气候变化特征与趋势及其水文响应. 结果表明: 在全球变暖的大背景下, 自20世纪80年代后期开始西北地区西部新疆、甘肃河西走廊西部等地降水量显著增加、气候明显由"暖干"转向"暖湿"后, 到21世纪初的年代中期后黄河源区降水量亦出现明显的增长, 气候明显转向暖湿. 最新的观测数据显示, 2005年以来河源区平均年降水量已连续多年超过多年均值进入一个多雨期, 河源区各断面来水量也于2008年后连续多年超过多年均值, 进入一个连续丰水段, 并于2012年达到了自1989年以后20余年来的最大值. 这种变化的前景如何, 目前尚不能确定, 尚需对未来河源区气候在时间与空间上变化的速度和程度进一步观察和分析. 根据对与该区域气候关系密切的东亚季风活动的研究成果以及对河源区气候与径流变化的观测事实及趋势推测, 未来黄河源区气候向暖湿的转化在时间尺度上年代际的可能性较大.     

沼泽湿地与多年冻土的共生模式——以中国大兴安岭和小兴安岭为例

以中国大、小兴安岭为例,在前期沼泽湿地与多年冻土共生机制研究基础上,构建了沼泽湿地与多年冻土的共生模式,并发现在不同尺度空间上,共生模式的主导特性并不相同：在大尺度空间上为“结构型共生模式”;在中尺度空间上为“功能型共生模式”;在小（微）尺度空间上为“过程型共生模式”。三者间,后者依次是前者的基础。微观过程型共生模式又分为3类：第一类为厚泥炭沼泽与稳定多年冻土的强共生模式,第二类为中厚泥炭沼泽与亚稳定多年冻土的中强度共生模式,第三类为薄（或无）泥炭沼泽与不稳定多年冻土的弱共生模式。沼泽湿地与多年冻土共生模式的构建,对揭示该共生体的形成演化规律具有理论价值,对冻土保护提供了新思路。     

中俄管道(漠河—乌尔其段)多年冻土环境工程地质区划和评价

在汇总大量勘察资料的基础上,充分考虑冻土区输油管道工程的特点,以及管道与冻土之间的相互作用和过程,重点阐述中俄输油管道沿线多年冻土环境工程地质条件,确定出中俄管道沿线冻土环境工程地质区划原则和指标。按不同类型多年冻土的区域分布规律及面积比率,并考虑地温、厚度及植被变化等特征,分成4个冻土工程地质区,即漠河—瓦拉干片状冻土区、瓦拉干—劲松大片融区的多年冻土区、劲松—加格达奇岛状多年冻土区和加格达奇—乌尔其零星多年冻土区。然后按多年冻土含冰(水)量类别,并兼顾土层冻胀、融沉分类级别,又在4个区内共划分出151个冻土类别地段,依次按区分级进行评价,最后将这151个地段归纳为4种类型的工程地质地段:良好、较好、不良、极差。     

内蒙古及东北地区古冻土及古环境考察研究新进展

中国北方地区保留了晚更新世以来大量的冰缘遗迹. 在气候变化背景下, 在寒区和干旱区分别出现冰缘地貌、正逆向沙化等问题, 综合不同区域的地质遗迹, 从时间上的对应关系可进一步分析气候环境变化问题. 2008年5-7月调查中, 在鄂尔多斯和大同地区分别发现了新的砂楔和土楔;在大兴安岭生态定位研究站设立了8个钻孔和2套自动气象站, 开启了冻土、湿地、 积雪研究以及现代陆面过程对下伏冻土影响的研究;在黄岗梁地区新发现了一个冻融褶皱;调查了松嫩沙地古沙丘及古土壤活动与冻土进退的关系;发现小兴安岭地区冻土退化显著, 岛状冻土散布于海拔相对较高的地区;三江平原西部农业开发强烈改变了地表覆盖, 冻土温度升高显著, 冻土上限下降明显, 甚至厚度较薄的冻土消失. 后期工作希望通过综合、集成分析以上结果, 探讨我国北方地区晚更新世/全新世的冻土南界及环境变迁.