基于年平均地温的青藏高原冻土分布制图及应用

年平均地温是指多年冻土年较差为零的深度处的地温 ,是冻土分带划分的主要指标之一 .利用青藏公路沿线钻孔实测年平均地温数据 ,进行回归统计分析 ,获取年平均地温与纬度、高程的关系 ,并基于该结果 ,结合TOPO30高程数据模拟得到整个青藏高原范围上的年平均地温分布 .以年平均地温 0 .5℃作为多年冻土与季节冻土的界限 ,对比分析模拟图与青藏高原冻土图 ,除个别区域有较明显的差异 ,模拟结果图较好地体现了青藏高原冻土的分布情况 .利用模拟结果 ,根据青藏高原多年冻土分带指标及寒区工程多年冻土区划指标 ,对青藏高原多年冻土分布进行了分带划分 ,并统计各分带面积 ;根据简化的冻土厚度计算公式 ,计算了青藏高原多年冻土的厚度分布 .最后 ,利用数值预测方法的结果 ,在气候年增温 0 .0 4℃的背景下 ,对高原未来冻土分布进行了预测 .

祁连山中东部的冻土特征(Ⅰ):多年冻土分布

祁连山地区地势高耸,气候严寒,冰缘现象广布,各类冰缘现象受地形与水分条件的控制,分布具有明显的规律性.祁连山多年冻土属青藏冻土区,阿尔金山-祁连山亚区,分布在海拔3 400 m以上的高山、谷地、盆地中.多年冻土分布具有明显的高度地带性,随高度增加,冻土分布呈现出季节冻土-岛状冻土-连续冻土更替,同时,多年冻土下界高程与经度明显相关,自西向东表现出下降趋势,下降率约为每经度150 m,这一变化与降水在东西方向的变化有关.山区微气候因素复杂多变,也造成了冻土分布的复杂性,局地因素对冻土分布影响显著,对比分析了坡向,植被与水分、岩性,季节性积雪等诸因素对多年冻土分布的影响.

黄河源区冻土分布制图及其热稳定性特征模拟

以黄河源区多年冻土分布现状和热力特征为研究目标，通过野外调查及实测数据，分析了黄河源区不同地形地貌、不同地表覆盖条件下的冻土形成、分布特征和以地温为基础的热学特征，探讨了不同尺度因素对多年冻土分布的影响。结果表明，在高程低于4300m的平原区，多年冻土多不发育；在高于4350111的山区，局地地形对多年冻土的形成与分布作用显著。除阳坡地形外，多年冻土均比较发育；介于4300-4350m的低山丘陵和平原区，局地地形、地表植被、土壤湿度等因素共同决定着多年冻土的形成和分布格局。以年均地温指标为基础，构建了以纬度、经度和高程为自变量的回归模型，并对阳坡地形进行微调和校正。结果表明，以00c作为划分季节冻土和多年冻土的标准和界限，多年冻土面积2．5×10^4km^2，约占整个源区面积的85．1％；季节冻土面积0．3×10^4km^2，约占整个源区面积的9．7％。进一步以0．5℃或1．0℃为分类间隔绘制了黄河源区多年冻土热稳定性空间分布图。

基于分区和多元数据的青藏高原温泉区域多年冻土分布研究

以野外勘探、室内理论分析与建模为主要研究方法,以数字高程模型(GDEM)和实测数据为基础进行统计分析,发现坡向对多年冻土分布具有重要影响。针对青藏高原温泉区域地形的复杂性,基于分区的方法将研究区分为平原区和山区两个地形区。对于平原区来说,考虑到苦海湖泊对多年冻土的影响,将苦海滩地单独划出并采用专家知识完成冻土制图,其余平原区采用建立的地温模型进行冻土制图;对于山区来说,通过定量化研究坡向对冻土地温的影响建立了基于坡向调整作用下的地温模型,应用此模型完成了山区的冻土分布图。以地温作为冻土类型划分的依据,分析了研究区域冻土的空间分布与特征,结果表明:多年冻土的分布面积为1 681.4km2,占整个区域的66.7%,其中,过渡型和亚稳定型多年冻土为主要多年冻土类型,两者占整个研究区域的50.8%,其次为不稳定型多年冻土(11.4%),稳定型和极稳定型多年冻土的面积比例相对较小(4.4%和0.2%)。从空间分布格局来看,冻土分布具有明显的垂直分带特征,随着海拔高度的升高,冻土地温逐渐降低,冻土类型依次经历季节冻土-不稳定型多年冻土-过渡型多年冻土-亚稳定型多年冻土-稳定型多年冻土-极稳定型多年冻土的变化。

基于多元自适应回归样条的青藏高原温泉区域的冻土分布制图

以探地雷达、电磁测深、钻探等技术方法获得野外数据及数字高程(DEM)遥感数据为基础,通过聚类分析和相关性分析对高程、坡度、坡向等因素对多年冻土分布的影响进行了定量化研究.利用非线性的多元自适应回归样条(MARS)方法建立了基于高程、太阳辐射的多年冻土分布模型,通过自身的交叉验证及对比年平均地温模型和逻辑回归模型的总体分类精度,说明MARS模型具有较好的分类精度.运用MARS模型模拟了整个温泉区域冻土的空间分布特征.结果表明:MARS模型分类精度较高,验证了此模型模拟温泉区域冻土分布的可行性;此模型除了考虑高程对对多年冻土分布的控制作用外,还体现了太阳辐射这一局地综合因素对多年冻土分布的调整作用,较好地模拟了高程相对较低的低山区多年冻土的存在.

ERA-Interim地表温度数据集在青藏高原冻土分布制图应用的适用性评估

地表温度综合反映了大气、植被和土壤等因素的能量交换状况,是冻土分布模型和一些寒区陆面过程模式的上边界条件,对多年冻土分布制图和活动层厚度估算有重要意义.为了评估ERAInterim地表温度产品在青藏高原地区的适用性,综合比较了青藏高原69个海拔2 000 m以上气象站1981-2013年地面实际观测值与ERA-Interim之间的差异及其分布状况.结果表明,两种资料的变化趋势一致,但是ERA-Interim地表温度在数值上与实际观测值差别显著,平均偏低7.4℃.原因之一可能是由ERA-Interim再分析资料格点的海拔高度与气象站实际海拔高度差异引起的.根据两种温度产品之间海拔的差异,对ERA-Interim地表温度重新进行模拟,经过模拟后的ERA-Interim地表温度与实际观测值的差值在大部分气象站变小,平均偏高0.4℃.因此,经过重新模拟的ERA-Interim地表温度基本能够反映青藏高原地表温度的真实情况.以模拟后的ERA-Interim地表温度作为地面冻结数模型的输入参数模拟了青藏高原冻土分布,结果表明青藏高原多年冻土区面积为1.14×106km2,季节冻土区面积为1.43×106km2.

祁连山东段宁张公路达坂山垭口段的冻土分布

据观测资料表明，达坂山地区是青海省境内降水最多的地区，公路垭口段降水量大、冷季降雪多、雪层较厚，稳定积雪时间长达１８０－２００天。雪盖的保温作用占主导地位，加之局部小气候影响，使区内多年冻土下界海拔比邻近地区高约２００ｍ，年平均地温偏高，多年冻土层较薄，而且处在极不稳定的状态下。

基于RS/GIS的冻土分布模拟研究现状

介绍了近年来国内外冻土分布模拟研究现状,根据它们各自的特点和联系,对其进行分类.通过对这些方法进行比较分析,总结出今后工作所要继续努力的方向:遥感信息在冻土制图和冻土长期监测中将会发挥着越来越重要的作用,利用高分辨率遥感数据进行冻土制图将是今后的一个重要努力方向.

应用电测深法测定冻土分布及融化深度

应用电测深法测定冻土分布及融化深度王琳珠，王兆林（长春邮电学院）（冶金工业部长春黄金研究所）我国北方冻土地区有着丰富的砂金矿产资源。为了加快黄金生产，提高黄金产量，了解解冻效果，首先要了解冻土的分布。为此，探索利用垂向直流电测深法测定冻土层的分布及融...

中南阿拉斯加冰川成因及冻土分布特征分析

冰川及冻土地貌是地貌研究的重要组成部分,通过研究阿拉斯加中南部的冰川成因及冻土分布特征有助于进一步了解中南阿拉斯加的地貌特征。在梳理影响冰川成因的多种因素以及永久冻土相关知识的前提下,对阿拉斯加中南部地区的冰川成因以及冻土分布特征进行了分析。指出:(1)大冰期被认为主要是由于大陆位置的变动而引起的,冰川形成于冬天冷到可以降雪而夏天不能暖到将所有积雪都融化掉的地方;(2)在中南阿拉斯加,山区之外的一些地方只存在不连续的永冻土。这些能够发育不连续永冻土的地方主要位于科珀河(铜河)流域,以及苏西特纳河流域北部的某些地区。

基于地理探测器的青藏高原多年冻土分布影响因子分析

多年冻土的分布会受到局地地质、地形地貌和地表覆被等因素的影响。为探究各因子对多年冻土分布的影响强弱,选择青藏高原五个典型多年冻土区为研究区,基于MODIS和SRTM DEM数据提取研究区内2003—2012年平均地表温度、NDVI、地表反照率、积雪日数和坡度、坡向等因子,并采用地理探测器模型研究了各因子对研究区多年冻土分布的影响程度及差异。结果表明:在所有研究区内,地表温度是影响多年冻土分布最强的因子,其次为积雪日数。随着空间尺度范围的增大,坡度和坡向对多年冻土分布的影响逐渐减弱,地表温度的影响则逐渐增强。交互探测结果显示两个因子交互作用对多年冻土分布的影响程度都要大于单因子作用下的影响程度。本研究明确了青藏高原多年冻土分布的区域差异规律,为不同尺度多年冻土分布制图提供理论基础。

2017年中巴经济走廊冻土分布数据集

中巴经济走廊穿越帕米尔高原和喀喇昆仑山系,在海拔4000 m以上区域广泛发育和分布着多年冻土冻融作用导致的多种地质灾害。研究中巴经济走廊冻土分布和制图是解决其实际工程问题的基础,也对水资源利用、生态安全和边防建设有重要意义。研究区大致空间范围大致为23°47′N–40°55′N,60°20′E–80°16′E,包括中国新疆喀什地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州以及巴基斯坦全境。本文收集了2013–2017年MODIS地表温度数据,2009年中国帕米尔高原冰川编目数据,2003–2004年巴基斯坦冰川编目数据和2008年世界土壤数据库(HWSDv1.2),基于多年冻土顶板温度模型(TTOP)得到中巴经济走廊多年冻土分布数据(GeoTIFF格式,空间分辨率1 km)。采用统计学中的决定系数对数据制备方法进行分析和评估,并通过现有文献资料对数据结果质量进行验证。本数据集可作为中巴经济走廊多年冻土变化的本底调查资料,为该区域工程建设中冻胀融沉研究提供基础数据支撑,也可与气候、水文等数据综合分析,揭示中巴经济走廊喀喇昆仑山区水–土–气–生之间定量联系,深化对该区域气候变化背景下生态环境和可持续发展的科学认识。

中国大陆多年冻土线空间分布基本特征

本文主要根据多年冻土与气候参数的相关关系,结合现代多年冻土分布,依据我国104个气候台站的气象数据,计算出年平均温度、年较差和多年冻土线理论海拔高度,研究我国多年冻土线空间分布特征。中国大陆多年冻土线高程明显受高度地带性和纬度地带性控制,自北向南海拔高度逐渐增大。东部地区的多年冻土线高程从东北的<1200m,至海口附近增到5700m;西北地区的多年冻土高程从阿尔泰山的2600m,至昆仑山增至4500m左右,要比东部同纬度的冻土线高出1400～800m;青藏高原的多年冻土线高程基本上稳定在4500～5000m。在此基础上,进而探讨了中国现代气候多年冻土线与气候雪线之间的关系。

利用热量、水分和地形条件确定多年冻土的分布

为了研究近地表面多年冻土的空间分布规律,采用野外调查、取样方法对该问题进行研究。研究区选取在大兴安岭高纬度多年冻土地区呼中自然保护区,应用等效纬度、ASAR雷达图象和坡位分级分别代表影响多年冻土的热量、水分和地形条件,利用ERDAS软件对呼中自然保护区高纬度多年冻土分布信息进行提取,结果表明考虑热量、水分和地形条件确定的多年冻土分布土的精度为86.2%,高于单独利用等效纬度提取多年冻土的方法精度。同时,水分研究结果表明,在呼中自然保护区,土壤湿度是指示多年冻土存在的重要条件。

我国东北部冻土温度和分布与气候变暖

根据我国东北部71个气象台站近30a各深度的月平均地温值,通过绘制冻结过程线,寻找出各站多年平均最大季节冻结深度值,并算出该深度处多年平均温度值(t(?))。分别建立(t(?))与多年平均气温、与多年平均气温较差的相关关系,并进行t(?)与气温、较差和多年平均1月最大积雪深度间的多元回归分析。借助关系式及基于以往对冻土温度状况的认识,划出各冻土分带的地温范围,勾画出各冻土带内冻土温度和分布的复杂状况。以冻土分布与气温和地温关系为基础,探讨在气候持续变暖情况下东北各冻土分带界线及南界的可能变动。

牙克石市免渡河境内冻土特征研究

通过对内蒙古自治区呼伦贝尔市牙克石市免渡河扎敦水库场地进行地质测绘、地质钻探、地温观测、室内土工试验等,探索该区域多年冻土类型、分布范围、分布特征、厚度、上下限深度及其与地质-地理环境的相互关系,并根据多年冻土层的物质成分、含冰量、物理性质、力学性质和热物理性质,研究冻土工程特性的影响因素,冻土的冻胀性、融沉性及其变化特征。

大兴安岭东北坡多年冻土分布及冻结层水特征

在分析大兴安岭东北坡多年冻土分布规律的基础上，论证了该区冻结层水特征。

大兴安岭河谷地带多年冻土的分布

大兴安岭地区多年冻土处在亚欧大陆多年冻土的南缘,根据多年冻土分布的连续性,可以划分为零星状多年冻土,断续状多年冻土和连续状多年冻土等,通过对河谷地带多年冻土的分布的研究,对各项工程建设具有重要的实践意义。

基于SBAS-InSAR技术的西大滩—昆仑垭口地区多年冻土形变分析

多年冻土活动层内部冰-水相变会导致多年冻土地表出现季节性的冻胀和融沉,而其上限处地下冰融化将引起地表的长期沉降,因此揭示地表形变的季节和长期变化规律可为多年冻土变化研究提供新的视角和方法。本文以青藏高原多年冻土区北界(西大滩—昆仑垭口)为研究区,利用C波段降轨Sentinel-1数据,采用SBAS-InSAR技术获取该地区多年冻土2014—2020年的地表形变时间序列结果,并基于长期形变速率和季节性形变量探讨了该地区的多年冻土形变规律。结果表明:在多年冻土北界西大滩沟谷地区,不连续多年冻土区形变空间差异较大,多年冻土区的长期沉降速率和季节性的形变量高于季节冻土区。此外,高温多年冻土地表沉降比低温多年冻土更为显著,形变空间分布特征与地貌单元紧密联系。与西大滩谷地相比,昆仑山垭口地区和楚玛尔河高平原区域的长期形变速率与季节性形变量都明显增大。同时热融湖塘的形成过程与地表形变有着直接的关联,在热融湖塘发展早期,地下冰融化使得区域季节性形变量增大,随着热融湖塘扩张,区域长期沉降速率加剧,热融湖塘进一步发展后,区域季节性形变量可能降低。

基于高分五号和MODIS卫星遥感的青藏公路典型路段冻土分布反演

冻土的冻融变化对寒区道路路基和路面等的修建具有重要影响。由于寒区地面观测数据较少,因此需发展基于遥感的高分辨率冻土分布估算模型。中国新一代高分五号卫星(GF-5)搭载的全谱段成像光谱仪有4个40m空间分辨率的热红外波段,为高空间分辨率的地表温度反演提供了可能。以青藏公路典型路段作为研究区,采用劈窗算法,利用GF-5热红外数据反演地表温度,并将结果与同期的MODIS地表温度产品和站点实测数据进行了比较。结果表明,该方法反演出的地表温度与实测结果的平均误差为-2.34℃,相关系数为0.86,表明结果具有较好的精度。以遥感地表温度作为输入,基于TTOP模型计算出了研究区的冻土分布图,得出研究区现状多年冻土面积为0.963×104 km^(2)、季节性冻土面积为2.543×104 km^(2),与已有研究给出的研究区冻土分布图结果较为接近,表明建立的冻土分布反演模型具有可靠性和进一步应用的潜力。此外,还基于Stefan公式计算了研究区2018年~2019年的季节性冻土最大冻结深度和多年冻土活动层厚度,结果表明研究区内多年冻土活动层厚度在11cm~260cm之间,季节性冻土最大冻结深度在36cm~249cm之间。季节性冻土最大冻结深度随高程增加而增大,多年冻土活动层厚度随高程增加而减小。以上结果对研究区公路工程的建设和安全监测具有参考价值。