Perennial frost blisters of the outer Mackenzie Delta,western Arctic coast,Canada

Saturated floodplains in Arctic deltas provide conditions favourable for frost mound growth. Little work has been reported from these settings to determine the origin of frost mounds and the controls on their distribution, to assess the longevity of individual mounds, or to quantify variation of mound distribution over time. A case study is presented on low mounds in low‐centred syngenetic ice‐wedge polygons of Big Lake Delta Plain, outer Mackenzie Delta. In 2008 and 2009, 12 mounds were examined by drilling to describe their morphologic variations and to investigate their growth processes. The mounds, containing a core of ice 15 to 58 cm thick, were less than 1 m high and 3 · 7 to 8 · 5 m in diameter; other mounds were over 10 m long. Organic inclusions in the ice, bubble densities, electrical conductivity profiles, and ice‐crystal structure indicated that the mounds were hydrostatic frost blisters. Up to six frost blisters were found within individual polygons due to the relatively small volume of water needed to create each mound. Frost‐blister densities, of greater than 1700 km^–2, increased toward the wet centres of alluvial islands down gentle topographic gradients. The frost blisters were perennial, with individuals remaining identifiable on aerial photographs and satellite images for up to 10 years. Frost blisters collapsed along dilation cracks opened by hydrostatic uplift and by thawing from their sides caused by snow drifting and water ponding. Cyclical growth and decay of the mounds may degrade the visible polygonal network over time. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

严寒地区高速铁路路基冻胀变形监测分析

穿越我国东北地区的哈尔滨至大连高速铁路（哈大高铁）是世界上首条投入运营的新建严寒地区高速铁路,路基冻胀防治采用了换填材料、防水等综合措施. 为评价冻胀防治效果及路基工程运营状况,通过对哈大高铁开通后首个冻融期（2012-2013年度）路基全线9 641个凸台观测点水准人工监测数据综合分析,研究路基冻胀变形发生、发展和变化规律. 结果表明：哈大高铁路基冻胀变形包括冻胀快速发展期、冻胀稳定发展期和融化回落期3个阶段,路基普遍发生冻胀但变形处于可控状态;路基的冻胀变形以基床表层冻胀为主,且其程度与路基结构有关;整体上全线过渡段冻胀轻微,路堤次之,路堑和底座板接缝处较为严重. 建议后续冻胀整治应以减少路基表水下渗、控制基床表层冻胀变形为重点;类似工程设计中,应增加以桥代路段落,将路基表层改性为不冻胀整体结构.     

季节冻土区盐渍土环境下混凝土抗冻耐久性机理

为了研究混凝土在冻融交替与盐类侵蚀双重因素作用下的抗冻耐久性能,根据季节冻土区大安境内盐渍土中主要易溶盐的类型与含量,配制了3种质量分数的复合盐侵蚀溶液,制备了普通混凝土、2种引气混凝土及2组粉煤灰混凝土试件,进行盐蚀[CD*2]快速冻融循环试验,对盐冻破坏后混凝土的质量损失、动弹性模量衰减及其微观结构进行分析。试验结果表明:在冻融循环作用下,复合盐加剧了混凝土的冻融剥蚀破坏;混凝土的冻害程度与侵蚀盐溶液的质量分数、冻融循环次数、混凝土的含气量、粉煤灰掺量等因素有关;造成混凝土发生盐冻破坏的原因有水结成冰的膨胀压力,或冰与水的渗透压力以及复合盐与水泥水化产物发生的化学侵蚀和盐类的结晶膨胀,其中,盐类结晶压对混凝土内部结构的破坏更严重。     

南海北部陆坡ZSQD196PC柱状样末次间冰期以来的古海洋学记录：氧同位素、有孔虫和硅藻

为了解南海北部陆坡末次间冰期以来的古海洋沉积环境演化特征,对研究区ZSQD196PC柱状样有孔虫、硅藻及有孔虫氧同位素资料开展了分析。依据沉积有孔虫、硅藻主要属种的百分含量、丰度及组合特征,将有孔虫划分为3个组合,分别对应于氧同位素MIS1、2、3~4期;将硅藻划分为4个组合,大致对应于MIS1~4期。MIS1期有孔虫以暖水种占优势,Pulleniatina obliquiloculata百分含量显著升高;硅藻丰度低且以热性种占优势,其中冷期出现大量沿岸种,反映相对温暖的气候条件。MIS2~4期有孔虫以冷水种占优势,温跃层种含量相对较高;硅藻丰度高且以广布种占优势,出现沿岸种含量的升高,反映较冷的气候条件。通过对比浮游有孔虫氧同位素,分析讨论了末次盛冰期、Blling—Allerd暖期和新仙女木事件在ZSQD196PC柱状样的沉积响应,揭示了末次冰期中的气候波动。     

土体微观结构对冻胀影响的灰色关联及粗糙集评价

以季冻区粉土为研究对象,进行不同条件下室内冻胀试验,测得冻胀指标--冻胀率;同时运用扫描电子显微镜WD-5图像处理系统提取并定量化冻胀前土样微观结构参数（包括孔隙参数和结构单元体参数）。由于结构对冻胀影响具有非线性、复杂性、模糊性等特点,选择灰色关联法及粗糙集２种非线性评价方法,评价各结构参数对冻胀率的影响程度。评价结果表明：与冻胀率关联度较高的孔隙参数为形态分布分维数、平均丰度、平均圆形度和平均各向异性率,单元体参数为平均各向异性率、形态分布分维数和定向概率熵。粗糙集约简结果中,对冻胀影响较明显的孔隙参数为平均各向异性率、平均丰度、定向分维数和形态分布分维数,单元体参数为形态分布分维、平均各向异性率、平均形状系数。比较2种评价方法所得结果,分析其中的异同。最后综合考虑２种评价结果,确定8个对冻胀意义较明显的结构参数：孔隙的形态分布分维、平均丰度、平均各向异性率、定向分维数;单元体的平均各向异性率、形态分布分维、平均形状系数和定向概率熵。     

西秦岭迭山西北部冰川地貌分布及其特征

迭山西北部位于青藏高原的东缘, 属西秦岭山脉的西段. 在海拔3 700 m以上保存有类型较为齐全的冰蚀地形(冰斗、刃脊、U形谷、悬谷、粒雪盆、鲸背岩与基岩磨光面等)与冰碛地形(侧碛垄与终碛垄). 采用野外考察、遥感影像解译与填图等方法对该区的冰川地貌分布及其特征进行了探讨. 基于研究区冰川地形分布与特征, 结合青藏高原现代的抬升速率、邻近山地冰川地形的年代学资料以及其他古环境研究成果进行综合分析得出: 该区的古冰川发育于末次冰期, 末次冰期最盛期是其最主要的形成期. 冰川最盛时面积约38 km², 为具有暖底性质的冰帽冰川.     

细粒含量对粗粒土冻胀特性影响的试验研究

为了得到同时满足冻胀率和击实效果的最大细粒土含量,通过葡氏击实和冻胀试验,研究了不同细粒土含量、不同干密度条件下细圆砾土填料的冻胀特性。研究结果表明,9%细粒土含量下细圆砾土试样的压实效果最好;细圆砾土试样的冻结过程可以划分为快速冻结区、过渡区、似稳定区和稳定区;细粒土含量低于10%时,细圆砾土属于弱冻胀填料;同时满足冻胀率和压实效果的最大细粒土含量为9%;细粒土含量相同时,细圆砾土试样的冻胀率随干密度的增加,先增大而后减小,即存在一个最不利干密度;冻结48 h后,细圆砾土试样冻土段的含水率均大于初始含水率,其不同位置含水率分布曲线呈S型,且随着细粒土含量的增加逐渐呈现倒三角形分布;细圆砾土试样干密度的增大有效地阻断了水分迁移路径。     

冻融循环作用下土工袋冻胀量和融沉量试验

为研究季节性冻土地区冻融循环作用下土工袋防冻融、冻胀效果,对不同冻融循环作用下土工袋和土进行了室内模型试验,在开放系统和封闭系统中分别研究了土工袋和土冻胀量、融沉量之间关系,试验结果表明,经历4次冻融循环作用后,封闭系统中土工袋冻胀量、融沉量分别小于土的冻胀量、融沉量;开放系统中土的冻胀量为土工袋冻胀量的1.9倍,土的融沉量为土工袋融沉量的2.2倍,开放系统中地下水对土工袋的补给量远小于土的补给量,试验验证了土工袋可以有效防止渠道及建筑物基础冻融、冻胀破坏,可为渠道防冻胀提供理论基础。     

关中平原清代霜雪灾害特点与周期研究

通过对关中平原清代历史文献资料的搜集、整理和小波分析,对该区清代霜雪灾害等级、周期及其成因进行了研究,并恢复了该区清代霜雪灾害发生时的最低气温.结果表明:关中平原清代共发生霜雪灾害34次,其中轻度、中度、重度霜雪灾害分别为2、20、12次;关中平原清代霜雪灾害可分为3个阶段,1644~1733年为第1阶段,1734~1823年为第2阶段,1824~1912年为第3阶段;第1和第3阶段为霜雪灾害多发阶段,以中度和重度灾害为主,第2阶段为霜雪灾害少发阶段,以轻度和中度灾害为主;小波分析表明,关中平原清代霜雪灾害的发生存在不同的时间周期规律,其周期主要有9~15年、13年、34年左右和40年左右;降雪或寒流引起的气温骤降至0℃以下是造成关中平原清代霜雪灾害的主要原因;关中平原清代轻度和中度霜雪灾害的气温范围为-6.4℃~-1℃,重度的气温范围一般为-19℃~-17℃;关中平原清代共发生3次寒冷气候事件,分别为1690~1692年、1861~1865年和1893~1895年.     

Precipitation cycles in the middle and lower reaches of the Yellow River （1736-2000）

Based on the long-term precipitation series with annual time resolution in the middle and lower reaches of the Yellow River and its four sub-regions during 1736-2000 reconstructed from the rainfall and snowfall archives of the Qing Dynasty, the precipitation cycles are analyzed by wavelet analysis and the possible climate forcings, which drive the precipitation changes, are explored. The results show that： the precipitation in the middle and lower reaches of the Yellow River has inter-annual and inter-decadal oscillations like 2-4a, quasi-22a and 70-80a. The 2-4a cycle is linked with El Nino events, and the precipitation is lower than normal year in the occurrence of the El Nino year or the next year; for the quasi-22a and the 70-80a cycles, Wolf Sun Spot Numbers and Pacific Decadal Oscillation （PDO） coincide with the two cycle signals. However, on a 70-80a time scale, the coincidence between solar activity and precipitation is identified before 1830, and strong （weak） solar activity is generally correlated to the dry （wet） periods; after 1830, the solar activity changes to 80-100a quasi-century long oscillation, and the adjusting action to the precipitation is becoming weaker and weaker; the coincidence between PDO and precipitation is shown in the whole time series. Moreover, in recent 100 years, PDO is becoming a pace-maker of the precipitation on the 70-80a time scale.