从第三极到北极:热喀斯特及其对碳循环影响研究进展

北半球多年冻土区储存着大量的土壤有机碳,气候变暖加剧了多年冻土退化,多年冻土退化最明显的特征是热喀斯特。热喀斯特会直接导致活动层及多年冻土层土壤有机质暴露,并改变水文、植被和土壤生物环境条件,对生态系统碳循环具有重要影响。热喀斯特对碳循环的影响是评估多年冻土碳循环和气候变化关系不确定性的关键问题之一。然而,在气候变暖背景下热喀斯特地貌的发育及其对碳循环影响有多大,目前对这个问题仍然缺乏足够的认识。通过综合比较第三极和北极热喀斯特相关研究,分析了第三极和北极地区热喀斯特地貌特征及其变化趋势,阐述了热喀斯特对植被演替、土壤碳损失和生态系统温室气体排放过程的影响,并提出了未来热喀斯特研究可能遇到的挑战。认识热喀斯特碳循环过程,是评估气候变化对多年冻土碳循环影响的关键环节,有助于加强多年冻土区生态系统碳循环与气候变暖之间反馈关系的认知。

从第三极到北极:多年冻土碳循环研究进展

多年冻土区储存着大量的土壤有机碳,其碳库变化及生态系统碳反馈机制是当前全球气候变化研究中备受关注的热点问题。为了增强对多年冻土碳循环的认识,通过综合第三极和北极地区多年冻土碳循环研究,概述了土壤有机碳库大小、脆弱性及生态系统碳交换过程,分析了涉及大气、海洋和陆地综合影响的多年冻土区生态系统碳循环。研究表明:第三极和北极多年冻土区碳储量不确定性较大,影响和控制有机碳分解和生态系统碳交换的生物地球化学过程仍需进一步研究,进而改进生态系统碳循环相关的模拟研究。在全球气候变化背景下,研究多年冻土碳库变化及其对气候变化的响应,是预估未来气候变化的关键环节。

积雪对祁连山区黑河上游活动层热状态的影响研究

积雪对多年冻土活动层和近地表的热状态具有重要影响。然而,积雪对祁连山区黑河上游地区多年冻土热状态的影响机制尚不清楚,迫切需要可靠的野外观测数据进行定量研究。基于两个典型野外监测站点2012—2019年观测数据,分析积雪对表面能量平衡、5cm地表热通量及活动层热状态的影响。结果表明:厚度约21cm的积雪在秋冬季对活动层具有保温作用;2013—2018年,俄博岭(EB)和野牛沟(PT1)监测场,活动层厚度分别为61~86cm和159~164cm,平均活动层厚度分别为74.2cm和162.1cm。受积雪影响,相隔两年(2015—2017年)的活动层厚度变化达25cm。定量分析了祁连山积雪对多年冻土热状态的影响,为未来祁连山相关研究提供重要资料。

祁连山俄博岭地区热融洼地与冻胀草丘活动层融化深度差异性对比研究

全球气候变暖背景下,活动层厚度的加深是多年冻土退化最主要表现特征之一,但其变化存在强烈的空间异质性,尤其是在复杂山地环境显得更为突出。以祁连山黑河流域俄博岭为研究区,采用钎探的方法,在样方尺度上探究冻胀草丘和热融洼地两种微地貌下伏活动层融化深度的差异性。结果表明:6—10月,冻胀草丘和热融洼地活动层融化深度的变化范围分别为(44.48±4.97)~(118.38±20.94)cm和(29.22±7.42)~(93.40±15.45)cm,且冻胀草丘活动层融化深度加深的速度快于热融洼地。样方尺度上,两种微地貌下伏活动层最大融化深度差异比较明显,冻胀草丘处的活动层融化深度是热融洼地的2倍之多,这主要由不同微地貌之间土壤含水量的差异而导致的。另外,借助一维热传导模型模拟了两种微地貌下的活动层热状态,结果表明土壤水分差异性致使热融洼地的融化深度较冻胀草丘浅。山地环境条件下,不同微地貌之间活动层融化深度差异性研究有助于为未来开展高精度活动层融化深度制图提供可靠的技术支撑。

山茱萸低产园改造技术研究

山茱萸是名贵的中药材,西峡县栽培历史悠久。但长期以来,山茱萸多栽植于山坡地、埂瘠地,管理粗放,树体衰弱,病虫害严重,产量低,品质差。1991～1994年,我们对山茉萸低产园采取了施肥、修剪,病虫防治等高产改造试验,取得了显著效果,现将试验结果总结如下。

InSAR技术多年冻土研究进展

多年冻土随气候变暖逐渐发生退化,严重影响多年冻土区工程建设的稳定性,因此实时、准确地监测多年冻土变化迫在眉睫。合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)作为一种新型对地观测技术,可以全天时、全天候的对多年冻土区地表进行大范围监测,成为一种有效的监测手段。主要介绍InSAR技术在多年冻土区近20年的研究进展与未来发展趋势。首先介绍了InSAR技术的基本原理和常用的SAR系统,然后基于InSAR技术的发展,概述了D-InSAR和时序InSAR技术在多年冻土区的应用,并对目前发展的冻融模型进行总结,分析了多年冻土区地表形变影响因素,最后展望未来InSAR技术在多年冻土监测中的发展趋势与面临的主要问题,以期为科研人员提供系统的应用介绍。

基于遥感影像的祁连山区俄博岭热融滑塌发育特征

热融滑塌是山地多年冻土退化最直接的表现形式之一,通过解译祁连山俄博岭地区遥感影像,结合实地考察,对俄博岭热融滑塌的空间分布和时间变化进行了研究,明确了热融滑塌的发育特征。结果表明,俄博岭热融滑塌发育活跃,1997~2015年热融滑塌数量增加(11~13个),面积增大(7765~20605m^2),其中1997~2009年面积增加速率为679.9m^2/a,2009~2015年面积增加速率为780.2m^2/a。通过分析热融滑塌景观分布与地形因子的关系,发现俄博岭热融滑塌在海拔3570~3700m,坡度3°~10°的富冰多年冻土区北向斜坡发育;通过对典型热融滑塌溯源后退速率分析发现,1997~2009年其平均后退速率为2m/a,2009~2015年平均后退速率为5m/a,呈明显增大趋势,且其后退速率主要与坡度、地下冰含量和地表径流相关。