祁连山北部基岩河道宽度对构造和岩性的响应

活动造山带基岩河流地貌研究,目前已成为构造地貌学研究的前沿和热点。河道宽度形态的调整变化是基岩河流响应构造、岩性和气候等扰动的重要方式之一。通过研究祁连山北部地区6个重点流域基岩河道的宽度形态发现:河道宽度总体上呈现出东西向和南北向的变化特征,河道向下游增宽的速率,东段地区显著高于中段地区,低山带显著高于高山带;对比河道宽度的变化特征与构造抬升速率及岩性抗蚀性的变化,可以推断:在祁连山北部地区,基岩河道宽度响应构造抬升和岩性抗蚀性的变化进行了系统地调整,构造抬升控制了流域河道宽度变化的总体趋势,而岩性抗蚀性变化则导致了流域内部局部河段河道宽度的大幅波动。在祁连山北部地区开展的基岩河道宽度形态研究,为利用基岩河道形态研究造山带的构造变形奠定了基础,对于探索构造抬升背景下地貌的发育过程具有十分重要的意义。     

祁连山干旱山地草地生物量对水分条件的响应

以祁连山排露沟流域干旱山地为研究对象,对海拔2 700~3 000 m典型草地群落的草本种类、高度和生物量等进行调查,并同步测定样地内的土壤水分,分析草地生物量随海拔高度的季节性变化特征以及草本生物量和土壤水分的关系。结果表明：（1）草地地上生物量平均值为135.36 g·m^-2,并随海拔升高呈先增加后降低的"单峰"变化模式,在海拔2 900 m时最高,为176.79±28.37 g·m^-2。地下生物量平均值为946.13 g·m^-2,并随海拔升高生物量呈递增趋势,在海拔3 000 m时最高,为1 301.19 ±68.24 g·m^-2。（2）草地地上、地下生物量在不同海拔高度间差异性显著（P<0.05）;该流域干旱山地草地根冠比在4.14~11.95之间变化。（3）在生长季5~9月份,干旱山地草地土壤含水量在9.23%~31.31%之间波动,平均值为14.94%。（4）草本地上、地下生物量与土壤平均含水量均呈显著正相关（P<0.05）,相关性系数分别为0.7784和0.7843。在不同海拔草地群落中,不同土层含水量对草地生物量的贡献不尽相同,但60 cm以上根系主要分布层内的水分对草地生物量具有重要的意义。     

1979-2016年祁连山地区大气水汽含量时空特征及其与降水的关系

采用1979-2016年ECMWF1.5°×1.5°逐月再分析资料及同期37个气象站点的降水资料,利用一元线性回归、累积距平、Kriging及IDW（反距离加权）等方法分析了祁连山地区大气水汽含量时空分布特征、降水转化率空间变化规律以及风场分布规律,并对比分析了中国西部不同地区降水转化率的变化趋势。结果表明：（1）1979-2016年祁连山地区大气水汽含量整体呈增加趋势,且季节变化明显。其中夏季是各层大气水汽含量最多的季节,高达329.24 mm,占多年平均大气水汽含量的48.1%。（2）近38 a来,祁连山地区的大气水汽含量呈东南多、西北少的空间分布,且随海拔的升高而逐渐减少,整层大气水汽主要集中在5 000 m以下。（3）祁连山地区的降水转化率从空间上表现出由东向西递减的趋势,说明该地区空中云水资源的开发潜力自东向西逐渐增强,空中云水资源的开发潜力区域差异明显;季风所携带的水汽对其影响区域的降水贡献率较高,西风所携带的水汽则对其影响区域的降水贡献率较低。（4）中国西部地区降水转化率呈向心式递减的趋势,且区域空间波动较大。     

祁连山东段童子坝河阶地对气候变化与新构造运动的响应*

通过对祁连山东段童子坝河各级阶地的年代和变形程度进行测定,得到了河流阶地的形成年代和过程,推算出民乐—大马营逆断裂的活动强度和速率,并分析了阶地形成和气候变化之间的关系。童子坝河5级阶地(年龄分别为16.70±1.81 cal,ka BP、 10 092.5±27.5 cal a BP、8127.5±72.5 cal a BP、2900±60 cal a BP、282.5±17.5 cal a BP)均形成于气候由冷转暖的阶段,属于气候成因阶地。基于断裂两侧阶地面的平面几何形态并结合上、下盘阶地横剖面同级阶地的高差,得到T4、T3、T2和T1阶地在民乐—大马营断裂处的垂直位错分别为10.6±3.1,m、5.0±2.6 m、2.0±1.9 m和1.9±1.3 m,推算出全新世以来民乐—大马营断裂的垂直滑动速率为1.05±0.31 mm/a,水平缩短速率为1.02±0.60 mm/a。     

高分一号遥感数据在冰川变化监测中的应用

针对冰川遥感监测研究工作中存在的数据源选择问题,首次将国产高分一号卫星数据应用于祁连山系青海境内冰川动态变化监测工作.通过国产高分遥感数据与同尺度的Landsat历史数据对比,从变化面积、变化率、空间变化、类型变化、结构变化等方面阐述祁连山系冰川变化规律.研究对比表明：国产高分卫星遥感数据在采集、处理、监测冰川变化中的应用效果完全可以满足1：10万尺度的遥感调查和监测,不管是光谱信息还是纹理信息都优于ETM等中低分辨率数据;国产高分卫星的多光谱数据与Landsat、Aster等历史数据可以形成对比数据集;祁连山系冰川总体变化不大,但在内部结构与时空分布存在较大差异,冰川面积和数量呈双降态势;针对冰川的特殊性,能保证在每年的最佳季节获取最优质的遥感数据,对于时间跨度大的遥感监测目标监测具有重要意义.     

祁连山青海云杉林动态监测样地土壤pH和养分的空间异质性

为了探讨青海云杉林对土壤pH和养分的影响,选择祁连山青海云杉林动态监测样地(340 m×300 m)为试验样地采集土样,利用经典统计学和地统计学方法对其空间异质性进行了研究。结果表明:(1)pH、水解氮和全磷为弱变异性,有机碳、全氮、速效磷、全钾和速效钾为中等变异性,它们的大小依次为速效钾 >有机碳 >速效磷 >全氮 >全钾 >水解氮 >全磷 >pH。(2)半方差最优模型拟合分析表明,pH、全氮、水解氮、全磷、速效磷和速效钾均符合球状模型,有机碳和全钾均符合指数模型;pH、有机碳、全氮、水解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾的变程依次为108.8 m、88.5 m、112.8 m、131.9 m、143.3 m、73.3 m、73.3 m和134.7 m。从空间结构特征看,pH具有中等强度的空间自相关,而养分表现出强烈的空间自相关。(3)pH和养分均呈斑块状分布,有机碳和氮素具有相似的空间分布格局,全磷和速效钾分布变化较为明显,速效磷和全钾分布变化较为平缓。上述研究结果可为祁连山青海云杉林土壤pH和养分的取样设计和空间分布图制作等提供参考,也可为青海云杉林的土壤环境恢复与重建提供科学依据。     

祁连山中东段地区中小地震震源机制和区域应力场

利用哥伦比亚大学 GCMT 目录给出的祁连山中东段地区中强地震震源机制资料,研究较大区域（34°-41°N,100°-106°E）的应力场;利用该地区布设的中法微震数字监测台网多年监测资料和甘肃数字监测台网资料,使用 P 波和 S 波初动及振幅比联合反演方法,反演中小地震震源机制解和发震应力场。结果表明,地区构造应力大致为北东40°-45°水平向压应力;景泰地区主压应力方向约北东45°,绝大多数地震为走滑型。天祝-古浪地区有相当部分的逆断层地震分布,主压应力方向约60°,P 轴仰角在10°左右优势分布,大致为水平应力场。这与大区域构造应力场和断层实际分布基本一致。     

祁连山中东段地区中小地震震源机制和区域应力场

利用哥伦比亚大学GCMT目录给出的祁连山中东段地区中强地震震源机制资料,研究较大区域(34°-41°N,100°-106°E)的应力场;利用该地区布设的中法微震数字监测台网多年监测资料和甘肃数字监测台网资料,使用P波和S波初动及振幅比联合反演方法,反演中小地震震源机制解和发震应力场。结果表明,地区构造应力大致为北东40°-45°水平向压应力;景泰地区主压应力方向约北东45°,绝大多数地震为走滑型。天祝-古浪地区有相当部分的逆断层地震分布,主压应力方向约60°,P轴仰角在10°左右优势分布,大致为水平应力场。这与大区域构造应力场和断层实际分布基本一致。     

基于相机摄影测量的冰面反照率反演方法研究

雪冰反照率是冰川与积雪能量平衡计算的关键参数,也是观测的难点. 为测量冰面反照率,试验采用相机摄影测量技术,在祁连山十一冰川开展了自动拍摄、并利用共线方程进行冰川正射制图,在此基础上于2012年7月28日-8月18日在冰川表面开展了不同海拔梯度的反照率观测. 通过统计分析晴天与阴天观测反照率与对应点相机拍摄获取的RGB归一化指数之间的关系,对十一冰川进行冰面反照率参数化方法研究. 结果表明：晴天冰面反照率与RGB归一化指数存在明显的指数关系,拟合R²达到0.79;而阴天的统计关系较差,线性拟合R²仅为0.52. 据此尝试利用晴天的拟合公式对整个冰面进行反照率参数化,计算表明：在晴天冰川表面地形阴影区的反照率存在低估现象,而无阴影区的反照率估算结果可信度较高. 利用2013年的反照率观测数据进行了参数化方案的验证,结果表明：观测值与模拟值平均误差仅为0.037,表明利用RGB影像对反照率参数化具有一定的可用性和可靠性.     

祁连山大通河源多年冻土区浅层土壤水热时空变化特征

在大通河源不同草甸生态系统中建立浅层土壤水热监测网络. 2010-2011年监测结果表明：土壤温度和水分均具有明显的冻融交替和空间梯度变化格局. 在沼泽化草甸和典型草甸区,土壤融化和冻结末期分别出现在5月底、6月初和11月中下旬;而退化草甸区对应的时间则出现在4月底、5月初和11月中上旬. 在沼泽化草甸和典型草甸土壤温度变化曲线上有明显的“零点幕”时期,而退化草甸则不太明显. 土壤温度曲线的阶段划分结果表明,沼泽化草甸和典型草甸各阶段不存在显著差异,二者阶段划分曲线基本重合,均可以划分为6个阶段：春季升温阶段、春季“零点幕”阶段、夏季升温阶段、秋季降温阶段、秋季“零点幕”阶段和冬季降温阶段. 对于退化草甸而言,春季和秋季“零点幕”时期不明显,阶段划分曲线与前二者具有较大差异. 退化草甸温度曲线“零点幕”时期不显著对应于下伏多年冻土临近岛状多年冻土边缘,是最易于受环境影响变化而发生退化的区域. 3个监测场地浅层土壤水热格局一定程度上指示了下伏多年冻土的空间分布格局.