寒区灌丛与积雪关系研究进展

在气候变化的背景下, 寒区灌丛与积雪的相互关系成为寒区水文循环研究的重要环节. 综述近几十年来寒区灌丛-积雪相互关系的国内外研究现状, 并对未来研究提出了展望. 寒区灌丛过去几十年来覆盖面积和生物量等呈现增加趋势, 灌丛的增加可截留积雪, 改变积雪重分布, 影响积雪消融过程; 积雪可增加灌丛区地温, 制约灌丛区融雪时空变化过程, 影响寒区灌丛的生理生态过程. 灌丛与积雪同为寒区自然生态系统和环境的重要组成部分, 二者相互作用使地面太阳辐射和地表水分分配过程复杂化, 从而间接地影响寒区冻土环境变化. 最后, 指出了未来研究需要重点关注的几个问题: 寒区灌丛区积雪分布的精确估计; 灌丛-积雪-冻土连续体的研究; 耦合灌丛-积雪作用的寒区水文模型的构建.     

寒区有隔热层的圆形隧道温度场解析解

在多年冻土地区修建隧道,会影响到多年冻土的热稳定性,目前一般采用在隧道衬砌中设置隔热层的方法来防止冻土嗣岩融化.根据隧道现场实测的气温资料,考虑正弦曲线规律变化的对流换热边界条件,建立了一次衬砌、隔热层、二次衬砌及围岩4层结构的圆形隧道热传导方程.运用微分方程求解方法和贝塞尔特征函数的正交和展开定理,对4个热传导方程进行了求解,得到隧道一次衬砌、隔热层、二次衬砌及同岩4层结构温度场的解析解,将计算结果与现场实测结果进行比较,吻合良好.计算结果还表明,在衬砌中铺设厚5 cm、导热系数为0.03 W·m-1·℃-1的隔热层可以保证风火山隧道围岩不发生季节性融化.该解析解可用于验证其它数值方法的计算结果,也便于工程设计人员和施工人员对同类寒区隧道进行温度场的计算,因而具有一定的工程应用价值.     

冻土工程与环境研究的新进展——第八届国际冻土工程会议回顾

2009年10月在西安召开第八届国际冻土工程会议, 就冻土地区工程设计与建设、季节冻土区工程冻害防治、冻土物理力学特性、 模型发展及其应用、寒区气候、环境及冷生变化、多年冻土水文学、寒区水资源和土地应用等主要议题进行了广泛交流, 报告了近年来冻土工程与环境研究方面的一些新进展. 从冻土工程设计、施工和评价、普通冻土研究、冻土的物理力学性质、冻土模型发展及应用、 气候变化及冰冻圈环境等方面对该次会议交流的成果进行了总结. 与会研究者认为今后的研究一方面要加强理论研究、工程措施机理研究;另一方面要加强寒区环境对气候变化的响应及反馈、以及环境变化与冻土工程措施之间的相互作用研究.     

寒区典型下垫面冻土水热过程对比研究(Ⅰ)：模型对比

冻土水热传输和水热耦合过程是寒区水循环的核心环节和重要组成部分,土壤温度和湿度(含水量)的观测和模拟是冻土水热过程分析的基础. 以中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河上游生态-水文试验研究站葫芦沟试验小流域为依托,选取季节冻土区的高寒草原、高寒草甸和多年冻土区的沼泽化草甸、高山寒漠等4种典型寒区下垫面,分别布设自动气象站,并调查相关土壤和植被参数,利用SHAW和CoupModel模型对试验点的土壤水热条件进行模拟计算.结果表明：4个试验点多层土壤含水量和地温SHAW模型计算值与实测值对比平均相关系数R²分别为0.65和0.90;CoupModel模型计算值与实测值对比平均R²为0.72和0.93. 总体上,地温的模型估算结果略好于含水量;相对于SHAW模型,CoupModel模型是更适合寒区各种下垫面的一维SVATs模型.     

Hydrochemistry and sediment characteristics of polar periglacial lacustrine environments on Fisher Island and Broknes Peninsula,East Antarctica

Fisher Island and Broknes Peninsula in the Larsemann Hills constitute part of a polar lowland periglacial environment between marine and glacial ecosystems. The landscape is characterized by gently rolling hills and broad valleys interspersed with lakes formed in glacially scoured basins. We analyzed the physieochemical parameters and the ionic constituents of water samples from 10 lakes in each of these two locations. Our results showed considerable differences between the two regions and demon- strated the influence of lithology and processes including weathering, evaporation, and atmospheric precipitation. All major cations and anions in the lake waters showed positive correlations indicating balanced ionic concentrations. Unconsolidated sediments were sparsely distributed and scattered over glacial deposits, valley fills, and occasional moraine ridges. The type and rate of sedi- mentation was mainly controlled by surface run-off and aeolian influx. The sediment samples from lake beds and the catchment area on Fisher Island were immature and poorly to very poorly sorted, consisting of gravelly sand with negligible silt and finer fractions. Sediments had a polymodal grain size distribution with the two major populations lying between -2 and 1 phi and be- tween 0 and 1.5 phi. The sediments were lithic arenite to arkosic in composition and the microtextures imprinted over quartz grains were dominated by mechanical textures resulting from several stages of glacial crushing and grinding. The presence of deep disso- lution cavities, cryptocrystalline precipitation, and euhedral crystal growth signified the effect of chemical activity after the deposition of grains in the lacustrine environment.     

青藏高原发现大型冻胀丘群

在青藏高原黄河源地区多格茸盆地内发现大型冻胀丘群,这些冻胀丘外观多呈穹窿状,有些呈脊状、新月状.盆地内的冻胀丘隆起高度多在3~6 m,最高不超过10 m,水平扩展范围数十米到上百米,最大超过300 m.冻胀丘在盆地内密集分布,众多小型湖塘嵌于其中,分布密度估计5~8个·km^-2,局部区域内可达10个·km^-2以上.从外观看,多数冻胀丘形态较完整,但有的已经部分塌陷,有的几乎完全塌陷,不同塌陷阶段的冻胀丘在盆地内均有发现.冻胀丘顶部钻孔岩芯揭示高含冰地层从丘顶以下5 m左右一直延续到20多米,局部发育厚层地下纯冰层,厚度可达2 m以上.根据外观形态、地下冰类型判断,这些多年生的冻胀丘属冰土丘(lithalsa),和常见的冰核丘(pingo)有所区别.初步判断,这些冻胀丘形成于全新世大暖期以后的新冰期时期.多格茸盆地冻胀丘群的发现对现行的工程建设及工程建筑物的运营安全、区域古环境、流域水文等方面的研究都具有重要意义.     

基于文献计量的寒区流域地下水研究态势分析

气候变化是贯穿整个寒区地下水研究领域中重要的影响因素,对寒区流域水文过程、生态环境、工程地质和水文地质条件的影响已引起诸多学者的关注,截至2022年底该研究领域已呈现出纷繁复杂的现象。为了厘清该领域的研究态势,基于中文库(中国知网)和外文库(Web of Science和Science Direct)的文献数据,分别利用文献计量软件CiteSpace和VOSviewer、网络分析工具SCImago Graphica和Pajek,以及数据分析软件OriginPro对该领域的作者文龄、发文量、科研机构、国家地区以及关键词进行统计分析,在此基础上筛选出60篇具有代表性论文,结合ArcGIS软件所投影的研究区位置,进一步归纳与总结其研究趋势。研究表明作者文龄结构均为增长型,年发文量均呈上升趋势,而后者的作者、各个科研机构和欧美国家之间合作关系更为紧密,且美国、中国和加拿大主导该领域的研究。前者的研究热点相对局限,近年来多致力于多年冻土区冻融循环作用影响下的地下水动态对气候变化的响应研究;后者的研究热点分别从地下水、气候变化、多年冻土三个主题展开:(1)采用数值模拟、同位素和水化学示踪手段研究地...     

龙门山古冰川作用

汶川地震中央区域龙门山主山九顶山海拔4 984 m,山脊北坡有三处成排分布不少规模较小的冰斗-冰川谷地形,恢复当时雪线高度在4 100 m高度。根据其形态保存程度、古今雪线高度差等情况判断,应当是2阶段冰川作用遗存。据气温和降水资料,现在九顶山雪线高度在5 000 m,刚好超出九顶山顶部。故而九顶山3 800 m以上目前处于冰缘环境,石冰川、石环、融冻泥流等冰缘现象比较突出。九顶山不存在更老的冰川作用及其地貌遗存,是青藏高原以东5 000 m上下的高山只是在末次冰期时抬升跨越冰期雪线而发育冰川这一新观点的又一证据,也是青藏高原第四纪晚期剧烈抬升的又一证据。     

五台山冰缘地貌植物群落的数量分类与排序

在野外样方调查的基础上,采用双向指示种分析法(TWINSPAN)和除趋势对应分析法(DCA)对五台山冰缘地貌植被进行了数量分类和排序研究,将五台山冰缘地貌植被分为13个群丛,13个群丛是不同冰缘地貌生态景观的重要组成要素,各群丛的群落学特征与冰缘地貌生境有密切的生态关系。DCA样方排序结果和种排序结果表明,五台山冰缘地貌植物群落分布格局是土壤、水分、热量等综合环境因子决定的。而不同冰缘地貌上植物群丛优势种的分布格局在很大程度上决定着植物群丛类型的分布格局,反映出植物群落类型和物种分布随冰缘地貌类型及环境梯度变化的趋势。