2002—2021年北半球中高纬度典型山脉积雪的时空变化对比分析

积雪是冰冻圈的重要组成部分,其对气候变化的响应存在明显的空间差异。阿尔泰山脉、阿尔卑斯山脉和喀斯喀特山脉分别是亚洲、欧洲和北美洲最重要的山脉之一,三条山脉同处于北半球中高纬度,具有丰富的积雪资源。本文基于MODIS每日积雪产品,获得阿尔泰山脉、阿尔卑斯山脉和喀斯喀特山脉的积雪覆盖率、积雪日数、积雪初日和积雪终日四个积雪参数,对比分析了三条山脉2002—2021年积雪的时空变化,并研究了气候因子对积雪参数的影响。结果表明,三条山脉积雪参数的空间分布差异明显。阿尔泰山脉积雪覆盖率最大,积雪日数最长,积雪初日最早,积雪终日最晚,分别为38.00%、141 d、66 d、207 d;阿尔卑斯山脉的积雪覆盖率、积雪日数、积雪初日、积雪终日分别为21.68%、79 d、97 d、194 d;喀斯喀特山脉的积雪覆盖率最小,积雪日数最短,积雪初日最晚,积雪终日最早,分别为15.18%、56 d、103 d、183 d。就趋势而言,阿尔泰山脉积雪覆盖率增大,更早的积雪和更晚的融雪使积雪日数增加;阿尔卑斯山脉积雪覆盖率减小,更早的融雪使得积雪日数减少;喀斯喀特山脉积雪覆盖率增大,更晚的融雪使得积雪日数增加。各气候因子中,地表温度对三条山脉积雪的影响比降水大。对三条山脉积雪时空变化的一致性对比分析,有助于全面了解北半球中高纬度山区积雪对气候变化响应的时空差异。

山脉隆升驱动硅酸盐风化机制研究进展

山脉隆升与气候变化的关系是近几十年来的研究热点。自20世纪80年代著名的“构造抬升驱动气候变冷”假说在提出以来,山脉隆升通过硅酸盐风化驱动百万年尺度气候变化的观点已深入人心。尽管许多大陆风化记录已经建立,但它们往往存在多解性,难以直接验证该假说。这激发了大量从现代过程角度验证该假说的研究,但部分研究发现山地流域的风化不受物理剥蚀过程控制,因此不太可能响应构造活动而发生变化,与“构造抬升驱动气候变冷”假说的核心观点相矛盾。文章综述了山脉隆升驱动硅酸盐风化机制研究的相关进展并分析了这一矛盾产生的原因,探讨了异地风化作为解决该矛盾的新风化机制的可能性,并初步展望了异地风化研究领域的机遇和挑战。

大高加索山脉冰川反照率时空分布及与物质平衡的关系

利用MOD10A1和MYD10A1冰雪反照率数据,分析了大高加索山脉地区加拉巴西冰川和德扬库特冰川的反照率时空分布特征,并使用五种反照率聚合方法,对这两条冰川2002—2019年夏季反照率与物质平衡关系开展相关性研究.结果表明,加拉巴西冰川和德扬库特冰川反照率随年份增加而明显减小,两条冰川在夏季都出现了最低反照率,加拉巴西冰川在冬季出现最高反照率,而德扬库特冰川则出现在春季;加拉巴西冰川夏季高海拔和低海拔区域的反照率差异较德扬库特冰川更为明显;两条冰川夏季反照率均与夏季物质平衡表现出一定的正相关性,其中加拉巴西冰川的相关性更加显著,使用平均最小反照率方法时两者相关系数最大可达0.874(p<0.05),德扬库特冰川使用加权平均反照率方法时两者相关系数最大为0.765(p<0.05).德扬库特冰川反照率与物质平衡相关性较低的原因可能是坡向和低海拔导致了其更易受暖湿气流影响,冰川消融中短波辐射能占比较低,反照率对其消融的影响小.

缅甸中部印缅山脉-中央盆地的孕震构造环境

缅甸作为全球受地震灾害影响甚为严重的国家之一,因缺乏区域地震观测资料,对其孕震构造环境的详细分析研究十分不足.本文利用中缅联合地球物理探测(CMGSMO)项目在缅甸布设的密集宽频带地震台阵观测数据,对印缅山脉至中央盆地的地震活动特征进行了分析.基于改进的剪切-粘贴法(generalized Cut And Paste,gCAP)新获得了28个ML3.0~5.0地震事件的震源机制解等震源参数信息,并结合全球矩心矩张量(Global Centroid Moment Tensor,GCMT)目录及其他已发表的震源机制解资料,应用区域阻尼应力场反演算法得到了研究区的应力分布状态,综合探讨了研究区域深浅部构造关系及孕震机制.研究表明印度板块持续的斜向俯冲控制着印缅山脉和中央盆地的地震活动,但其影响向东逐渐减弱,浅部最大主应力方向的变化可能反映的是局部应力集中或者是相对短时间内的应力调整,不同区域的地震活动差异主要受区域构造及其浅部断层的影响,中央盆地下方的两个邻区之间的最大主应力轴的偏转可能与深部活动相关.

上游山脉对风力机尾流和功率影响的模拟研究

更好地了解山地上风力机尾流和功率特性有助于山地风电场的布局设计。本研究采用高精度的大涡模拟(large-eddy simulation, LES)研究了上游山脉对下游山脉顶部风力机的尾流和功率性能的影响。在基于伪谱法的LES框架中,本文分别使用了滤波致动盘模型和浸入边界法模拟风力机和山脉对气流的作用。研究表明,LES结果与实验测量的速度和湍动能吻合很好,对湍动能的预测优于雷诺平均Navier-Stokes(Reynolds average Navier-Stokes, RANS)方法。在山脉风力机尾流的模拟中,研究发现风力机尾迹中心轨迹在山顶下风处向下偏转。与孤立山地相比,双峰型山地的尾流恢复速度更快,其恢复速率随着山脉间距的增加先增加后减少。对于有山脉情况,尽管由于气流的加速效应,高斯分布与尾流速度亏损分布在尾流下边缘存在差异,但高斯曲线仍然适用于近似风力机尾流的速度亏损。此外,因为上游山脉尾迹会扩散且到达下游山脉迎风面时会被抬升,所以当山脉间距达到一定距离时,风轮会完全浸没在上游山脉尾迹中,导致风力机功率性能受到上游山脉的不利影响,随着山脉间距的增加先下降后上升。本研究加深了对山地风力机尾流特性和功率性能的认识,对山区风电场的布局设计具有指导意义。

基于MaxEnt模型对燕山山脉东段狍生境适宜性评价

生境适宜性评价能够从宏观角度探索物种适合生存的空间和生境质量,判断影响物种分布的环境因子、预测适宜栖息地对于有效保护物种和管理栖息地至关重要。狍(Capreolus pygargus)是草食反刍动物,研究狍的生境适宜性,不仅有利于了解和保护这一物种,也有助于探索同域分布动物的潜在种群情况。本研究于2018年、2022年、2023年,在燕山山脉东段通过红外相机记录到114个狍的有效位点数据,利用MaxEnt模型对该地区狍的生境进行了适宜性分析。结果表明,该物种的适宜生境总面积约为8523 km^(2),占研究区总面积的14.59%。其中,高适宜生境占1.83%,主要分布于中东部;中适宜生境和低适宜生境分别占3.78%和9.00%,主要位于高适宜生境的周边区域。气温年较差、最热月最高温、植被类型是影响燕山山脉东段狍生境适宜性的主要环境变量,相对而言,最湿月降水量、海拔的影响较小。狍在燕山山脉东段偏好选择气温年较差为39.4~44.0℃,最热月最高温22.7~27.7℃,最湿月降水量超过155.8 mm,海拔775.7 m左右的环境,温带常见的植被类型如阔叶林、针叶林、灌丛等对于狍都是适宜的。本研究明确了狍适宜生境在燕山山脉东段的分布状况及关键环境影响因子,填补了该地区野生狍生境研究的空白,为下一步制定动物保护和生境管理提供理论依据。

横断山脉高山栎组外生菌根侵染特征及其影响因素

【目的】明确高山栎组外生菌根侵染状况及其与各生境因素间的相互关系。【方法】以四川、西藏地区的高山栎组的根系和土壤为研究材料,观察高山栎组外生菌根(Ectomycorrhizae,ECM)的形态特征,测定ECM侵染率,探究ECM侵染率与土壤丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)孢子密度、海拔、土壤pH值、土壤有机碳(SOC)、速效钾(AK)、全氮(TN)、全磷(TP)和氮磷比(N∶P)的关系。【结果】研究区内高山栎组ECM形态较为单一,主要为单轴羽状分支和单轴分支,解剖结构观察到ECM真菌在高山栎组根皮层细胞间形成哈蒂氏网,ECM侵染率较高,在51.37%~ 58.68%范围内,侵染强度都为4级,但在树种和生活型水平上均无显著性差异(P>0.05)。高山栎组AMF孢子平均密度为123.92个/g,土壤pH值、SOC、速效钾、TN、TP和N∶P分别为5.32、43.22 g/kg、53.9 g/kg、1.03 g/kg、113.33 mg/kg和5.58。因子分析结果表明8个生境因子对ECM侵染率均有影响,其中ECM侵染率与土壤速效钾和TN含量显著正相关(P<0.05),与其他因素均未显示显著相关关系(P>0.05)。【结论】高山栎组ECM真菌喜弱酸性土壤,土壤中AMF孢子的扩繁不会排斥ECM的侵染,N、K元素是影响ECM侵染的主导因素,另外,不同海拔下高山带高山栎林小生态系统中各生境因素的综合变化也会影响ECM的侵染。当ECM侵染趋于“饱和”状态时会通过反馈改变土壤pH值,但对土壤C素的调节并不明显。

基于红外相机的云岭山脉南部地区花面狸的分布和活动节律研究

2019年10月—2021年5月,利用红外相机技术对云岭山脉南部地区花面狸(Paguma larvata)的分布和活动节律进行研究。布设相机125台,共收集61个分布位点和283张独立有效照片。结果表明:花面狸在云岭山脉南部地区分布广泛,可利用多种类型生境,但在落叶阔叶与常绿阔叶混交林、落叶阔叶林和常绿阔叶林中活动频率较高;花面狸在海拔2700~3700 m活动频率最高,不同季节的活动频率在海拔间存在显著差异(p<0.05);花面狸是夜行性动物,日活动节律呈双峰型,活动高峰为20:00—22:00和04:00—06:00;季节活动节律呈现明显差异,冬季和其他季节之间、春季和秋季之间活动节律均有显著差异(p<0.05)。

太岳山脉中段中生代—新生代隆升演化裂变径迹约束

应用磷灰石裂变径迹年代学方法研究太岳山脉中段构造隆升与剥露过程,这对于进一步认识华北地块构造演化过程具有重要的意义。结果表明:太岳山脉中段自中侏罗世末期以来经历了持续隆升剥露过程,并受到了热事件的影响。模拟结果显示,太岳山脉中段中生代—新生代共经历了4期快速隆升剥露:165~112Ma、103~85Ma、80~50Ma及28Ma以来。样品裂变径迹年龄与海拔高程呈正相关关系,隆升速率为8.4 m/Ma。剥蚀速率从早白垩世晚期以来的14.9~18.1m/Ma逐渐增加到始新世以来的50.5~64.7m/Ma,太岳山脉中段早白垩世晚期以来的隆升过程具有多期性,总体上呈加速隆升的特点。太岳山脉中段中生代—新生代的隆升史与太行山、吕梁山等山西地块的同期演化史具有一定的一致性,与汾渭裂谷系的快速沉降相耦合。

基于WRF模式模拟研究天山山脉地形对降水过程的影响

以2016年7月31日20时新疆伊犁河谷地区一次降水过程为研究对象,基于WRF模式模拟开展地形敏感性试验,对比分析天山山脉地形对伊犁河谷地区降水天气的影响。得出以下结论:向西开口的“喇叭口”地形会阻挡西风气流,有利于水汽在河谷内部堆积,导致河谷内降水增加;大地形对低层风速和风向影响较大,修改地形后会改变中低层天气系统的位置和强度;天山山脉的海拔高度会影响其附近区域地表及中高层的气温,进而改变各层温压场配置,影响气块垂直运动,通过热力作用影响降水过程;地形会对高低空急流的强度和位置产生影响,使得气流的辐合辐散及垂直运动发生改变,通过影响不稳定能量的释放影响降水的形成。

π形山脉主山脊线风速加速效应研究

为研究真实地形的加速效应,提取真实地形的几何特征建立理想简化地形,提出一种π形山脉模型.采用CFD数值模拟研究顺子山脉风向下子山脉间距、长度及坡度对主山脊线加速效应的影响,结合地形特征比较π形山脉与三维余弦山脉的主山脊线加速比差异,在后者基础上获得π形山脉主山脊线特征点的风速加速比简化计算公式,并通过一处真实π形山脉加以验证.结果表明:π形山脉主山脊线中点的加速比受子山脉间距、长度影响较大,而山脊线交点的加速比受子山脉长度、坡度影响较大;与三维余弦山脉相比,π形山脉主山脊线加速比在山脊线端部相同,但整体偏小,尤其受子山脉遮挡的部分显著偏小,超过离地70 m高度后差异基本消失;通过与真实π形山脉的风场比较,发现简化地形和简化计算公式能较好反映真实地形主山脊线特征点的加速效应.

长白山脉不同地区矿泉水的形成与特征对比研究——以东宁和靖宇、抚松为例

长白山地区天然矿泉水以其含有的特殊矿物盐类、微量元素或气体等成为能够满足人体健康需要的安全饮用水,深受市场青睐,同时也是学者们研究的热点地区,但长白山沿脉地区矿泉水的研究甚少。基于此,本文以长白山沿脉的东宁熔岩台地为主要研究对象,对比靖宇、抚松地区矿泉水相关研究成果,从矿泉水的形成条件、补径排条件、成分特征和允许开采量等方面进行对比研究。研究结果表明,东宁熔岩台地充足的降水、较为平坦的地势、连通的孔隙及交错的构造断裂网,有利于地下水的补给、渗流、存储及排泄,形成中性、弱碱性低矿化的天然偏硅酸矿泉水,天然储量丰富,具备较强的开采价值。开展长白山沿脉地区的矿泉水研究,不仅能够丰富长白山脉地区矿泉水的研究成果,亦可促进矿泉水产业的发展,具有一定的理论与实际意义。

大兴安岭山脉中段地区生态系统服务多维度权衡协同关系研究——以兴安盟地区为例

探究不同生态系统服务间的交互耦合关系、开展生态系统服务可持续管理是实现多维生态系统服务协调发展的关键前提。论文基于InVEST与CASA模型、热点分析、相关性与局部空间自相关分析等方法,定量分析2000—2020年处于大兴安岭山脉中段的兴安盟地区多种生态系统服务与植被净生产力(NPP)的时空变化及生态系统服务间的权衡协同关系。结果表明:(1)研究区各生态系统服务总量呈非对称持续上升趋势,空间分布自西北向东南依次递减,降水量的波动致使土壤保持服务与水源涵养服务的增量高于碳存储服务。(2)生态重要程度空间分布自西北向东南依次递减,重点生态区的占地面积增量显著,主要分布在研究区中部地区,生态环境质量得以提升。(3)协同关系是该区域生态系统服务之间的主导关系,各生态系统服务之间的相关程度各异,权衡协同强度较弱。(4)生态系统服务之间权衡协同关系的空间异质性显著,总体上西北与东南为协同区域,中部为权衡区域。研究结论对于实现研究区协调社会经济与生态共同发展具有重要意义。

清以降武夷山脉人虎关系

清以降,武夷山脉虎患频发,危害性极大,涉及范围广。从时间上看,清初、晚清时期武夷山区的虎患发生频次较高;从地域上看,武夷山东侧虎患较西侧更甚,尤以建宁县、南平县、长汀县等县受灾严重。究其原因,除了受到气候变化、自然灾害频发的影响之外,还与经济结构的变化有很大关系。近代厦门、福州开埠通商,闽赣等省木业、纸业快速发展,加剧了对山林的破坏,虎患发生频次增加。人虎关系折射出当地笃信虎神的地域文化,以及虎信仰背后独特的“孝”文化。

山岳型生态系统服务“高供给--脆弱性”关键区域识别与修复分区--以武夷山脉为例

【目的/意义】提升管理保护山岳型生态系统自然资源和提高生态适应能力,为今后更合理的生态保护与修复提供参考。【方法/过程】以GIS空间分析为支撑,从生态系统服务高供给和脆弱性的双重内涵与需求出发,构建武夷山脉国土空间保护修复关键区域的“高供给—脆弱性”协同分析框架,对生态修复重点区域进行空间集成,并提出生态保护修复差异化分区治理策略。【结果/结论】结果表明:(1)武夷山脉生态系统供给服务价值整体上呈“西北高,东南低”的空间格局;(2)武夷山脉生态系统的脆弱性整体上表现为“四周高,中间低”的空间格局,武夷山脉边缘沿线城市生态脆弱性整体较高,且武夷山脉南部生态脆弱性略高于武夷山北岸;(3)武夷山脉生态系统服务高供给—脆弱性匹配在空间上,呈现出由低供给—高脆弱性区逐步向外以半环状过渡到高供给—低脆弱性区的趋势,且空间错位现象显著。

南岭山脉南麓立体气候特征分析

本文利用南岭山脉南麓不同海拔高度的5个自动气象观测站的观测资料,分析该地区的气温、降水和风速等气象要素的立体气候特征。结果表明:南岭山脉南麓最冷月为1月,最热月为7月,2010—2020年年平均气温垂直递减率为4.1℃/km,海拔153 m及以下地区常年气候较为温暖,而海拔高度在1565 m及以上地区常年无气候统计意义上的夏季;南岭山脉南麓的年降水量有随海拔高度升高而增大的趋势,海拔高度每升高100 m,年降水量约增加20.7 mm;南岭山脉南麓山脚到半山腰秋冬季平均风速大于春夏季,而半山腰以上恰好相反。

横断山脉亚高山带高山栎叶片生态化学计量及内稳性特征

为揭示横断山脉亚高山带高山栎(Quercus semicarpifolia)的生态适应性机制,选取该地区8个样地的高山栎叶片和生长基质土壤为研究对象,分别测定C、N、P含量及其比例特征,并对生长限制性元素进行判断,利用生态化学计量内稳性模型拟合判断高山栎叶片所处状态。结果表明8个样地土壤C、N、P质量分数分别为38.86~70.19、3.54~9.46、0.61~2.05 g∙kg^(-1),土壤ω(C)∶ω(N)为5.65~16.07,ω(C):ω(P)为36.98~74.42,ω(N)∶ω(P)为4.41~12.90,均值分别为9.48、51.79和6.54。叶片C、N、P质量分数分别为428.31~473.86、21.22~31.68、2.21~3.68 g∙kg^(-1),叶片ω(C)∶ω(N)、ω(C)∶ω(P)和ω(N)∶ω(P)分别为14.16~22.46,121.41~215.86和6.99~12.84,均值分别为17.36、164.39和9.68。叶片N、P含量均高于全球平均水平。各样地中叶N与土壤P、叶N与土壤ω(C)∶ω(N)、叶ω(C)∶ω(P)与土壤ω(N)∶ω(P)、叶ω(C)∶ω(N)与土壤ω(N)∶ω(P),以及叶ω(C)∶ω(P)与叶ω(N)∶ω(P)极显著正相关(P<0.01)。此外,高山栎叶片化学计量内稳性指数以1/H进行探讨,1/H_(ω(N))为-0.181~0.141、1/H_(ω(P))为-1.255~1.206、1/H_([ω(N)∶ω(P)])为0.391~0.960,表明各高山栎1/Hω(N)处于稳态、1/H_(ω(P))和1/H_([ω(N)∶ω(P)])多处于弱稳态、弱敏感和敏感态。高山栎叶片ω(N)∶ω(P)小于或接近16,说明该地区对高山栎N、P两种元素供应充足。高山栎能够过量贮存N、P元素以适应变化的外界生境,但对于外界P元素的利用策略更为保守。该地区高山栎林在长期演替进程中与土壤形成了良好的养分供给与归还关系,已形成相对完整稳定的亚高山带森林生态系统。

武夷山脉西北麓丹霞地貌特征及成因分析

武夷山脉西北麓地区白垩纪至古近纪时发生强烈的断裂构造活动,沿区域断裂带形成了一系列红层盆地,并沉积了一套红色陆相碎屑岩,包括从北东到南西分布的信江、南城、南丰、宁都、石城、瑞金、会昌等盆地。这些盆地明显受NNE向断裂所控制,除北侧的信江盆地规模稍大外,其余均为小型断陷盆地。新生代以来随着华南区域隆起,盆地内红层抬升,在构造、河流等内、外动力地质作用下形成了众多丹霞地貌。由于红层岩性、构造及河流侵蚀强度的差异性,在不同盆地形成了不同形态的丹霞地貌,其经历的演化阶段也不尽相同。野外地质地貌调查及对比研究表明,该地区丹霞地貌景观按照形态特征可分为山峰类、陡崖类、崩塌体类、峡谷类、洞穴类及其他类六种类型;面积高程积分法和多级缓冲区分析表明,该地区丹霞地貌演化具有从北东向南西年轻化趋势,其成因与红层、断裂活动、河流发育等条件的空间差异具有相关性,它们共同构成了武夷山脉西北麓丹霞地貌的成景系统。

阴山山脉大青山星象岩刻遗址调查简报

2021年3月11日至2022年5月1日,内蒙古鸿德文理学院中国北方岩画研究所、内蒙古师范大学历史文化学院、内蒙古自治区文物考古研究院组成联合调查队,普查了阴山山脉大青山星象岩刻遗址。此次调查共发现三组16个杯壮星穴岩画,岩画刻磨在富含石英晶体的板岩之上,凹穴最大直径8厘米,最小3厘米,深度1.5~3厘米,制作方法均为先用砾石凿錾后期钻磨,制作十分精细,经过精准测量,排列有序的杯壮星穴形制,酷似南天三星系及北天北斗星系。经过科学的微晶体透视测年,两处星座制作时期为4620-5488年。这一发现为中华民族早期记载天象轨迹研究、天文观的形成研究,天象与季节、天象与时运关系的研究提供了较为珍贵的第一手资料。

横断山脉亚高山带几种高山栎林下丛枝菌根菌(AMF)调查

[目的]明确横断山脉亚高山带高山栎林下AMF孢子分类地位。[方法]自横断山脉亚高山带不同地段选择6个高山栎根围土壤和根系样本,对其土壤中AMF孢子利用湿筛沉淀法进行选取。利用AMF特异引物对其ITS区段18S rRNA基因进行扩增,结合形态学与分子生物学手段对其进行鉴定,构建系统发育演化树并推测其亲缘关系。[结果]四川、西藏高山栎林下土壤AMF孢子与根系克隆为类球囊霉属(Paraglomus),云南香格里拉高山栎林下土壤AMF孢子与根系克隆为球囊霉属(Glomus)。克隆结果表明:AMF能够广泛存在于高山栎组植物根系。根系苯胺蓝染色结果可见明显类似丛枝和泡囊的结构。综合高山栎土壤AMF孢子与根际AMF鉴定结果认为,高山栎林下存在大量AMF,且目前不同采样地高山栎林下根围土和根系分别仅发现一种AMF存在,提示各高山栎同时仅能与一种AMF发生共生关系。此外,高山栎林下AMF孢子在演化过程中发生分化并介于Paraglomus与Glomus的分类地位之间,且西藏、四川地区AMF与云南香格里拉地区AMF存在差异。[结论]本研究发现,自然条件下横断山脉亚高山地区高山栎林下菌塘普遍存在AMF,且云南香格里拉地区高山栎根系AM与Glomus属更接近,说明AM在长期演化过程中随地域迁移出现分化。为了解横断山脉亚高山带高山栎林下AMF的形成与演化提供理论参考。