1981—2018年内蒙古典型草原季节性冻土对气候变化的响应

以1981—2018年内蒙古典型草原季节性冻土为研究对象,通过气候倾向率、Mann-Kendall法、多元线性回归等方法,分析最大冻土时空分布特征、年际、年代际变化,研究影响最大冻土深度变化的气象因子。结果表明：（1） 内蒙古典型草原季节性冻土冻结初日在9—11月,终日在4—6月,年内最大冻土深度出现在2—3月,深度在100~280 cm之间。（2） 最大冻土深度年际变化分为下开口抛物线型、上开口抛物线型、正弦曲线型,从最大冻土深度气候倾向率看呈现减小趋势的站点有68%。（3） 最大冻土深度年代际变化分为逐年代递减、减-增型和无明显变化规律,50%的站点在1989年以后最大冻土深度发生突变。（4） 多元线性回归表明气温冻结指数、年平均风速、年极端最低气温对最大冻土深度产生显著影响。该研究揭示了最大冻土深度存在退化的事实,为草原应对气候变化提供指导,为陆地土壤和大气碳循环交换的研究给出提示。     

冻土系统演化的热学分析

本文从热学原理和系统科学观点出发,论述了冻土热学的基本概念和冻土系统研究的学科框架.把冻土系统分为冻土工质系统、冻土层系统和冻土区域系统三个层次,分析了各个层次的基本运动形态和规律,根据各层次的特点给出了其热学唯象理论.热力学和统计力学分别从宏观和微观研究物质系统的热学性质.本文把热力学和统计力学的平衡态理论用于冻土Ⅰ质系统;把线性非平衡态理论用于冻土层系统;把非线性热力学和非线性统计力学的发展为解决冻土演化问题奠定了基础,以上几方面文中给出初步的讨论.同时从自然地理学和物理的交叉性出发,针对一些冰缘现象,力求为冻土学的理论与应用提供一幅物理学图景.     

黑子磁流体静力学模型的研究进展

太阳黑子是太阳活动最明显的标志之一,近一个世纪来对太阳黑子的观测,积累了大量的黑子磁场和热力学量的资料,提出了许多黑子的模型。本文介绍了黑子的观测经验模型以及三种有用的磁流体静力学理论模型,即无力场模型、ST模型和RF模型,用静力学理论去解释黑子的一些现象,如黑子本影和半影界面及半景和光球分界面,而不讨论它的动力学模型,着重探讨了这些模型的定量性质,总结了它们的发展历史和研究进展。最后简要地指出了今后的一些研究设想。     

两种土壤冻融判别算法在东北冻土区的判别精度评价

本文基于AMSR2被动微波数据和0 cm地表温度数据,对比分析冻融判别函数算法和双指标算法在东北冻土区的判别精度及适用性。结果表明：（1）两种算法的Kappa系数都在0.7以上,总体判别精度在87%以上,具有较好的性能。（2）两种算法在升轨时期的总体判别精度高于降轨时期。在使用升轨数据时,双指标算法判别精度略高于冻融判别函数算法;使用降轨数据时,冻融判别函数算法判别精度更高。（3）冻融判别函数算法对冻土的判别精度高,双指标算法在识别融土方面具有优势。（4）两种算法对多年冻土区的土壤冻融判别精度高于季节冻土区。本研究的评价结果可为东北冻土区制备高精度、长时序地表冻融数据集提供基础数据资料,为选择合适的土壤冻融判别算法提供参考。     

《冰川冻土》征稿简则北大核心CSCD

《冰川冻土》聚焦服务于冰冻圈科学及其分支学科,如冰川学、冻土学、寒区工程学、冰冻圈水文学、冰冻圈生态学等学科发展,重点报道冰川(冰盖)、积雪、冻土、海冰等关键冰冻圈要素的过程与机理、冰冻圈变化的影响与适应,以及相关的全球变化方面的基础研究和应用研究。重点关注具有创新性、高水平及对国民经济建设有重要意义的新思想、新观点、新理论和新方法,传播冰冻圈科学与可持续发展相关的科学知识,推动国内外学术交流,服务冰冻圈及其影响区域的经济社会可持续发展。     

《冰川冻土》征稿简则北大核心CSCD

《冰川冻土》聚焦服务于冰冻圈科学及其分支学科,如冰川学、冻土学、寒区工程学、冰冻圈水文学、冰冻圈生态学等学科发展,重点报道冰川(冰盖)、积雪、冻土、海冰等关键冰冻圈要素的过程与机理、冰冻圈变化的影响与适应,以及相关的全球变化方面的基础研究和应用研究。重点关注具有创新性、高水平及对国民经济建设有重要意义的新思想、新观点、新理论和新方法,传播冰冻圈科学与可持续发展相关的科学知识,推动国内外学术交流,服务冰冻圈及其影响区域的经济社会可持续发展。     

多年冻土区输油管道-管周冻土热力相互作用研究进展

冻土区管道工程建设面临冻土工程特性及相关地质问题的严重挑战,开展管道-冻土相互作用研究对于解决管道稳定性问题具有重要的实际指导意义。综述国内外输油管道-冻土热力相互作用研究进展发现,目前研究集中在特定（定值或周期变化）油温下管周土温度场的定量描述以及差异冻胀/融沉下交界面处管道力学响应规律的解耦分析,缺乏完整时空序列的现场综合观测与管土界面特性及其动态演化研究。对管道防融沉措施进行归纳总结发现,各措施应用效果缺乏管道应力与变形数据的有效支持。应加强管道本身与管道沿线次生冻融灾害监测及相关数据获取,以此为校验开展管土界面特性及演化规律的系统研究,以便构建更为合理的管土接触面单元模型,将其和具有普适性的冻土模型相结合,植入有限元软件提高管土相互作用模型计算可靠性,并建议立足管道变形角度对防融沉措施的工程应用效果予以综合评价。     

Numerical analyses of uplift behavior of pile foundation for transmission line structure in frozen soil regions北大核心CSCD

Pile foundation is one of the most commonly used and suitable foundations to support transmission line structure, especially in seasonally frozen soil regions and permafrost regions. Axial compression is the controlling condition in the design of foundations for such structures as bridges and buildings, while uplift and overturning will control the design of transmission line structure foundations. This paper presents an extensive overview of previous studies including experimental (e. g., laboratory model test and full-scale field load test), analytical/theoretical (e. g., limit equilibrium and limit analysis based on plasticity)and numerical(e. g., finite difference and finite element methods). The review indicates that study on the uplift behavior of pile foundation in frozen soil is relatively limited, particularly in the case of combined effect of axial uplift and lateral loading. Interaction between pile and frozen soil and mechanism of load transfer along the pile shaft and around the pile tip still remain unclear. Therefore, this paper implements finite difference analysis within FLAC3D to investigate the behavior of pile foundation in frozen silty clay and gravelly sand under axial uplift behavior and the effect of ground condition and lateral loading on the uplift behavior. Because of the axisymmetric condition of the problem studied, only half of the model is simulated. The chosen domain of the medium is discretized into a set of quadrilateral elements and the pile is discretized by the cylinder element. The interaction between the soil and pile is considered according to interface elements. Mohr-Coulomb criterion is adopted to model the soil behavior (perfectly elastic-plastic), while the pile is simply considered as a rigid body. The soil parameters such as Young’s modulus, cohesion and internal friction angle used for numerical analyses are determined by laboratory tests and estimated according to the empirical correlations with in-situ tests. The present numerical modeling is verified with the results from field loading tests on pile foundations in Qinghai-Tibet ±550 kV transmission line project. On this basis, parametric studies are carried out to uncover the behavior of pile in frozen soil. It is observed that pullout is the dominant failure mechanism of pile and the uplift load-displacement curve clearly exhibits an asymptote, consisting of initially linear elastic, nonlinear transition, and finally linear regions. These results are consistent with the observations in a few previous studies. In addition, larger uplift capacity of pile foundation in freezing period and gravelly sand is gained (about 20%). Lateral loading increases the deflection and therefore, decreases the uplift capacity of pile foundation. For the convenience of using the results obtained in practice, the values of uplift factor for pile foundation in silty clay and gravelly sand are provided. Finally, it should be noted that the method used, and the results obtained in the current work could be useful for engineers and designers, at least providing them some qualitative evidence for pile design in seasonally frozen soil regions and permafrost regions. This is important and necessary to ensure the safety of construction in such regions. Meanwhile, numerical analyses in the current work can be a benchmark example for subsequent research studies. © 2022 Science Press (China).     

谢自楚先生纪念专刊·编者按北大核心CSCD

我国著名冰川学家谢自楚先生辞世两年余,Sciences in Cold and Arid Regions曾组织谢先生英文纪念专刊,受到了学术界的重视和欢迎。为了表达对谢先生的深切缅怀,在《冰川冻土》主编和编委倡议下,再组织一期中文专刊(第44卷第3期),希望以此推动相关领域的学术交流和进步。谢自楚先生1937年出生于湖南衡南县,冰川学家、地理学家,国家有突出贡献专家,国际欧亚科学院院士。1960年毕业于苏联时期莫斯科国立大学地理系极地与冰川专业。     

《冰川冻土》征稿简则北大核心CSCD

《冰川冻土》聚焦服务于冰冻圈科学及其分支学科,如冰川学、冻土学、寒区工程学、冰冻圈水文学、冰冻圈生态学等学科发展,重点报道冰川(冰盖)、积雪、冻土、海冰等关键冰冻圈要素的过程与机理、冰冻圈变化的影响与适应,以及相关的全球变化方面的基础研究和应用研究。重点关注具有创新性、高水平及对国民经济建设有重要意义的新思想、新观点、新理论和新方法,传播冰冻圈科学与可持续发展相关的科学知识,推动国内外学术交流,服务冰冻圈及其影响区域的经济社会可持续发展。