青藏高原降雨增加和气温升高对多年冻土水热动态贡献研究

在人类活动和全球气候变化驱动下,青藏高原气候整体呈现暖湿化变化趋势,由此引发的多年冻土活动层水热变化对寒区生态环境和寒区工程稳定性产生显著影响。目前,温度升高对多年冻土的影响机制较为明确,但降雨增加、降雨增加与气温升高共同作用下的多年冻土水热响应过程和机制尚不明确。在考虑雨水感热作用的地表能水平衡-冻土水热耦合模型的基础上,对比研究气温升高、降雨增加单一作用及其共同作用对活动层水热影响机制。结果表明:相比气温升高和降雨增加单一作用,暖湿化复合作用导致地表净辐射通量和蒸发潜热通量增长显著,地表感热降低更加明显,雨水感热影响较小,地表土壤热通量呈增加趋势;暖湿化复合作用下温度梯度液态水通量增长显著,基质势梯度液态水通量在浅层增幅也大于单独升温作用,但小于单一降雨增加作用,暖湿化导致暖季土壤含水率增幅小于单独降雨作用;暖湿化作用下活动层热传导通量在冷季增加显著且增幅小于单独升温作用,而液态水对流传热在暖季增加明显且增幅小于单独湿化作用;降雨增加促使土体暖季降温显著,暖湿化与单一气温升高均导致土体在冷季升温效果高于暖季;气温升高1.0℃引起多年冻土上限下移10cm,降雨增加100 mm促使上限抬升8 cm,暖湿化共同作用导致冻土上限下移6 cm;在暖湿化作用下,降雨增加对冻土降温作用较小,气温升高对冻土的升温效应仍占据主导。

多年调节综合利用水库多级调度图编制研究

承担多项兴利任务的多年调节水库,需综合考虑入库径流和不同任务要求编制多级调度图。提出了改进典型年法编制多年调节综合利用水库的多级调度图,即对不同来水水平年,根据水库各项兴利任务的设计保证率和年保证供水过程,将综合供水进行对应分级,拟定各级供水过程的供水系数,计算得到多级综合供水过程和年需供水量;利用长系列入库径流资料,根据各级供水任务年需供水量选取典型年,按相应需供水过程进行供水;考虑多年调节水库蓄供水特性,采用不同起调水位编制各调度线,上调度线典型年从蓄水期末水库位于正常蓄水位起调,下调度线和连枯年份调度线典型年从供水期末水库位于死水位起调,逆时序绘制各典型年水库蓄水指示线,分别取上、下包线,得到上、下调度线和连枯年份调度线;通过计算分界库容,拟定不同兴利任务的分界调度线,协调不同兴利任务。综合四条调度线,编制得到多年调节综合利用水库的多级调度图。选取某多年调节综合利用水库,按照流程编制其水库多级调度图,利用调度图进行长系列径流调度,经统计,所编制调度图满足各兴利部门设计保证率要求,多级调度图可有效指导水库运行,提高综合利用水库效益。

多年冻土斜坡稳定性的模拟分析

气候变暖改变了多年冻土活动层的水热状态和物理特性,降低了斜坡的稳定性。目前多年冻土斜坡的稳定性分析多采用极限平衡方法,然而这种方法难以分析活动层水分场、温度场、应力场和位移场及其耦合效应下的斜坡稳定性。因此,将Mohr-Coulomb准则整合加入到冻土热-水-力模型之中,建立了多年冻土斜坡的热水力耦合模型(coupled thermo-hydro-mechanical model,THM),定量分析了夏季极端高温对多年冻土斜坡稳定性的影响。为了验证模型的有效性,选择了青藏高原东部多年冻土区某一滑坡为研究对象,通过构建极限平衡模型和THM模型计算了其稳定性,并对比分析了模拟结果和现场观测数据的关系。研究结果表明,THM模型模拟结果与传统极限平衡方法计算结果相吻合,且数值模拟得到的滑移面位置、位移量级和最终形态与现场实测资料相一致;在夏季极端高温条件下,当多年冻土活动层融化至1.45 m时,斜坡将沿着融化锋面失稳,且滑移面基本平行于坡面。研究结果对寒区各类工程边坡塌陷和热融滑塌的过程认识具有一定的参考价值。

新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡降温效果及力学机理研究

本文提出了一种具有通风降温、支挡锚固和减胀减震功能的新型框架通风锚杆冻土边坡支护结构,并阐述其工作机理。基于传热学和自然对流理论,建立新型框架通风锚杆与土体换热的计算模型,对其降温效果进行了分析;基于Winkler理论,建立冻胀和融沉阶段新型框架通风锚杆与土体相互作用的力学简化计算模型,分析冻胀和融化阶段新型框架通风锚杆受力性能。结合算例,采用提出的简化计算方法分析了新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡的热学和力学效应,并通过模型试验与理论计算对比,对所提出理论计算方法的合理性进行验证。结果表明:①新型框架通风锚杆能够充分发挥冷季吸收冷量冻结土体、暖季屏蔽热量保护冻土的作用,并逐年抬升冻融交界面;②新型框架通风锚杆支护结构支护效果良好,能够减弱土体冻胀作用,提高多年冻土边坡的稳定性;③所提出简化计算方法以期为新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡提供理论依据。

BIM技术在多年冻土地区路基设计中的应用

文章根据多年冻土地区路基设计的需求,结合BIM技术的特点,以高海拔高寒地区高速公路建设技术试验示范工程共和-玉树高速试验示范段为依托,研究工程结构分解、工作空间制定、路线设计、路基路面设计、主动冷却路基构件设计及布置,探索冷却路基效能计算等BIM技术应用内容,为BIM技术在多年冻土地区路基设计中的应用提供参考。

大西洋多年代际振荡对东亚气候影响的综述

本文综述了近年来有关大西洋多年代际振荡(AMO)及其对东亚气候影响的研究进展,主要包括AMO的形成机制与指数定义、AMO对东亚夏季和冬季气候的影响、AMO与其他大洋的协同作用。目前,关于AMO的形成机制仍有不同意见,传统观点认为AMO是气候系统内部过程尤其是大西洋经向翻转流造成的,但近期有工作指出AMO是气溶胶、火山喷发等外强迫驱动产生或是海洋对大气随机强迫的一种响应。AMO可以通过三种途径调制东亚夏季气候,当AMO处于正位相时,东亚夏季风加强、降水增多、气温升高,反之亦然。同时,AMO正位相有利于东亚冬季风偏强,欧亚大陆中纬度及中国北方偏冷;负位相时则大体相反。鉴于AMO的重要作用,加深理解AMO形成机制及其对东亚气候影响有益于提升东亚气候的年代际预测水平。

大兴安岭地区多年冻土区不同深度土壤碳分布特征

高纬度多年冻土区是对气候变化响应最敏感的区域,多年冻土退化严重影响土壤碳循环过程,揭示不同地表覆盖类型下多年冻土区土壤有机碳的垂直分布规律,对于预测未来多年冻土区土壤碳库变化有重要意义。本研究以大兴安岭高纬度多年冻土区森林、森林沼泽、灌丛沼泽为研究对象,利用钻探法采集土柱(7~8m),对3种不同植被下的土壤碳(有机碳、可溶性有机碳)进行测定,进一步分析土壤碳含量的垂直分布特征。结果表明,随着深度增加,土壤碳含量降低,有机碳含量变化范围为14.55~95.98g/kg(森林沼泽)、17.48~132.93g/kg(森林)、2.58~396.50 g/kg(灌丛沼泽),但在多年冻土层中也存在较高碳含量的情况;活动层土壤有机碳和可溶性有机碳平均含量均表现为:灌丛沼泽>森林>森林沼泽,多年冻土层土壤有机碳和可溶性有机碳平均含量均表现为在森林沼泽>森林>灌丛沼泽;各组分碳在活动层的变异系数表现为30.31%~114.26%,各组分碳在多年冻土层的变异系数表现为30.23%~192.09%;相关分析表明,土壤碳与深度和pH呈负相关,与土壤水分显著正相关。

多年冻土区石油污染土物理性质、石油迁移及修复现状

随着多年冻土区石油资源的开发,石油污染问题日益严重。本文概述了多年冻土区石油污染土的物理性质和修复技术,以及石油污染物的迁移规律和模型。通过回顾相关研究发现:①在微观结构上,多年冻土区石油污染土平均孔隙度没有变化,但孔径增大,孔隙数量减少,各向异性程度降低。②土壤受到石油污染后,其导热率和冻结温度会显著降低,从而减少了土壤冻结成冰的分凝量和冻胀量。③位于多年冻土上部活动层的石油随冻融循环调控水分而发生迁移,而低渗透率的多年冻土层是有效阻止石油垂直迁移的天然屏障。④现有的石油迁移模型可分为两类:一是非水相流体在多孔介质中的渗流模型,二是非水相流体在多孔介质中的浓度分布模型。多年冻土区石油迁移模型的建立受多种因素的影响,特别是要考虑多年冻土区特殊的气候条件,如低温、淋滤和冻融循环等。⑤多年冻土区石油污染土壤的修复技术包括物理、化学和生物修复。其中,物理修复是应急首选,快速高效但成本较高;化学修复效果明显,但易造成二次污染;生物修复经济环保,但在多年冻土区受到诸多限制,且时效性长。总体而言,由于多年冻土区的石油污染场地的复杂性和多变性,单一的修复技术往往难以解决污染问题,联合使用物理、化学和生物修复方法是未来重要的发展趋势。

变暖背景下砾石换填对多年冻土区机场跑道下地温场的影响

受气候变暖影响,东北北部地区冻融灾害频发,对寒区工程设施造成了重要影响。地基温度场的研究是分析与解决工程基础冻融灾害的重要手段。文中我们以漠河机场跑道为对象,通过有限单元法研究了洁净砾石换填对机场道基温度场的影响,并对运行30年内道基温度场进行预测。结果表明,换填使季节最大冻结深度(MSF)增加,且换填对道基下MSF的水平影响范围在道面中心线两侧30 m左右。之后,通过比较不同换填深度(1.5(顶)~3.5(底)、1.5~4.5、1.5~5.5和1.5~6.5 m)的道基温度场变化,发现:换填底部深度达到4.5 m时,MSF变化的速率开始减小。最后,根据IPCC第六次评估报告(AR6)未来100年间不同气候变暖速率模型模拟研究了无换填与不同换填深度下的MSF可能变化。结果发现,到2100年,在SSP2-4.5情景下,未换填及不同换填深度的道基下MSF分别为1.63、1.86、1.84、1.84和1.84 m。因此,利用换填法来减少跑道冻融灾害时换填深度应至少达到4.5 m。同时,应加强漠河机场道基地表水与该跑道区地下水的防排水设施建设与维运。研究结果有助于进一步认识换填对多年冻土和活动层水热状态的影响,可为解决道基冻胀和融沉问题提供重要科学依据。

北麓河青藏公路沿线多年冻土区热融滑塌型边坡植被防护力学效应研究

为评价青藏公路沿线多年冻土区高寒草甸和人工种植植物固土护坡力学贡献,本研究选取位于青藏公路沿线北麓河地区一处热融滑塌灾害作为研究区。以原生草甸(主要植物种为嵩草(Carex myosuroides Vill.)和藏嵩草(Kobresia tibetica Maxim.))和人工种植垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、星星草(Puccinellia tenuiflora(Griseb.)Scribn.&Merr.)、冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn.)、早熟禾(Poa annua L.)、碱茅(Puccinellia distans(L.)Parl.)和中华羊茅(Festuca sinensis Keng ex S.L.Lu)等6种生长期为1 a草本为研究对象,通过开展室内原状根-土复合体剪切试验,探讨了草本根系增强热融滑塌型边坡体抗剪强度作用贡献,并采用静力平衡法对该热融滑塌型边坡稳定性进行了评价。主要得到如下结果:通过室内洗根试验得到根-土复合体试样平均含根量由高至低依次为原生草甸(33.33 mg·cm^(-3))、垂穗披碱草(16.95 mg·cm^(-3))、早熟禾(13.12 mg·cm^(-3))、中华羊茅(5.80 mg·cm^(-3))、冰草(3.89 mg·cm^(-3))、星星草(3.15 mg·cm^(-3))、碱茅(2.86 mg·cm^(-3));平均株高由高至低依次为垂穗披碱草(10.93 cm)、原生草甸(9.64 cm)、冰草(6.88 cm)、早熟禾(5.22 cm)、中华羊茅(3.90 cm)、碱茅(3.86 cm)、星星草(2.90 cm);区内原生草甸和6种人工种植草本根-土复合体抗剪强度均显著高于不含根系素土,其中原生草甸和人工种植垂穗披碱草根系增强土体抗剪强度作用增幅相对较大,分别为42.17%和30.96%;由静力平衡法计算得到含根系边坡安全系数均高于不含根系素土边坡,边坡安全系数由大至小依次为原生草甸(1.47)、垂穗披碱草(1.39)、早熟禾(1.38)、冰草(1.37)、碱茅(1.36)、星星草(1.32)、中华羊茅(1.32)、素土(0.96)。该研究结果对于有效防治青藏公路沿线北麓河地区热融滑塌灾害,同时为进一步有效防治青藏公路沿线热融滑塌灾害引发的水土流失、草地退化等灾害提供理论依据和实际指导。

利用高密度电阻率法进行多年冻土探测的研究与应用

多年冻土退化后,融区周期性冻结和融化作用会严重损害输油管道的稳定性.为查明原油管道埋设区多年冻土分布、发育现状,计划分别采用二维、三维高密度电法进行探测.为了进一步研究高密度电法不同探测方式的有效性和冻土的电阻率响应特征,首先在管道下部空间建立未融化、半融化、贯穿融化3种模型,采用EarthImager 2D和EarthImager 3D软件进行有限单元法正演和圆滑约束的最小二乘法反演;随后根据数值模拟结果,对比研究3种模型电阻率响应特征及反演结果的差异性,总结二维、三维高密度电法勘探效果;最后利用勘探实例进一步验证.结果表明,高密度电法在多年冻土探测领域是一种行之有效的方法:二维高密度电法对未融化、贯穿融化探测效果优于半融化状态;三维高密度电法采集数据更加丰富,目标体形态展示更加直观精细,反演结果更加接近理论模型,适用各种冻土融化状态.野外实例进一步验证了数值模拟结果,三维高密度电法的应用也对多年冻土精细探测领域提供了新思路.

纤毛鹅观草-普通小麦高抗条锈病多年生属间杂种F1的创制及鉴定

本研究对鹅观草属(Roegneria C.Koch.)13个物种29份材料进行条锈病田间鉴定和抗条锈病基因检测,将筛选的抗病材料与小麦进行人工属间杂交,并对属间杂种F_(1)进行形态学、细胞遗传学及小麦条锈病抗性检测,结果显示:82.76%的材料在田间对条锈病表现中抗以上的抗性,且均含有5个以上的已知抗条锈病基因的等位基因,但仍可能存在条锈病抗性新基因;筛选到的一份高抗条锈病的纤毛鹅观草(Roegneria ciliaris[Trin.]Nevski)ZY11004-R,将其与5个普通小麦(Triticum aestivum L.)品种进行人工属间杂交,通过胚拯救的方式成功获得了纤毛鹅观草-普通小麦CSph2a属间杂种F_(1);杂种F_(1)体细胞染色体条数为35条(基因组组成为StYABD),花粉母细胞减数分裂I中期染色体多为单价体,形态特征处于两亲本之间,但在生活习性上获得多年生的性状,并表现出高抗条锈病。

近地表水汽密度对多年冻土区地表辐射的影响研究——以北麓河地区为例

气候暖湿化背景下,青藏高原地区大气水汽含量的增大通过影响地表辐射进而影响多年冻土地表能量分配及其热稳定性。以青藏高原中部北麓河地区的气象数据与活动层水热数据为基础,分析了2 m处空气相对湿度和夏季典型降雨事件对地表反照率及辐射四分量的影响。结果表明:大气水汽通过削弱太阳短波辐射,吸收地面长波辐射,增加向下长波辐射,进而降低地表反照率。大气水汽对地表辐射的影响具有明显的季节性特征,夏季大气水汽对太阳短波辐射的削弱作用最明显,并且发射的向下长波辐射较多;冬季大气水汽对太阳短波辐射的削弱作用相对较弱,发射向下长波辐射较少。在研究时段内北麓河地区夏季和冬季空气相对湿度每增加10%,太阳短波辐射日均值分别减少54.9和9.8 W/m^(2),向下长波辐射日均值分别增加14.8和3.9 W/m^(2)。秋季空气中水汽含量的变化对地表反照率的影响最大,秋季空气相对湿度每减小10%,地表反照率增加0.15;春季最小,春季空气相对湿度每增加10%,地表反照率仅降低0.01。夏季不同典型降雨事件导致近地表水汽密度和浅层土壤含水量增大,使地表反照率降低。夏季不同类型降雨事件对地表反照率的影响程度表现为:大雨>中雨>小雨。研究结果为暖湿化气候背景下青藏高原中部多年冻土区地表能量平衡分析提供参考。

新疆阿尔泰山多年冻土区泥炭剖面有机碳结构变化及其影响机理

多年冻土泥炭地是重要的陆地碳库之一,在区域碳循环及气候变化过程中扮演重要作用。前期研究集中于区域气候变化对泥炭有机碳稳定性影响研究,但局地环境变化对其影响并不明确。新疆阿尔泰山多年冻土泥炭地是中国西北高山泥炭重要的分布地区之一,对气候变化响应敏感。本文选取阿尔泰山三处多年冻土区泥炭地(黑湖、哈拉萨孜和三道海子)部面,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术对比分析泥炭剖面易分解的碳水化合物和结构较稳定的芳香族化合物的含量变化特征,揭示不同局地环境条件下泥炭剖面中有机碳结构变化及差异特征;并结合泥炭面中总有机碳(TOC)、腐殖化度(HD)和灰分等理化指标以及局地环境特征,探讨阿尔泰山多年冻土区泥炭沉积过程,揭示泥炭有机碳结构稳定性变化的影响机理。结果表明,(1)阿尔泰山不同环境条件下多年冻土区泥炭剖面中有机碳结构含量特征存在明显差异。黑湖和哈拉萨孜泥炭剖面中芳香族化合物含量(26.63%和26.58%)显著高于三道海子泥炭剖面中芳香族化合物含量(21.21%);三道海子泥炭剖面中碳水化合物含量(36.12%)明显高于黑湖(21.84%)和哈拉萨孜(24.21%)泥炭剖面。(2)芳香族化合物与碳水化合物含量比值结果表明,黑湖泥炭剖面中有机碳结构稳定性(1.33)高于哈拉萨孜(1.14)和三道海子(0.60);黑湖和哈拉萨孜泥炭剖面中有机碳稳定性随深度增加而增加,三道海子则随深度增加而下降。(3)阿尔泰山不同环境条件下的多年冻土泥炭地植被种群和微生物活性的差异,是导致泥炭有机碳稳定性变化的主要因素。本研究可为科学评估高山多年冻土区有机碳库动态变化及对环境变化的响应提供参考。

2000~2021年北半球多年冻土区NDVI变化趋势及其影响因素

气候变暖正在导致北半球多年冻土区的土地覆被类型和植被生物量发生快速变化,而不同冻土类型区和不同土地覆被类型区对气候变化的响应程度尚不清楚。基于Slope趋势分析和皮尔逊相关性分析,量化了2000~2021年北半球多年冻土区归一化植被指数(NDVI)的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明:约21.43%的多年冻土区NDVI值表现出显著增长趋势,其中连续和不连续多年冻土区的NDVI值增长速率是零星多年冻土区的2~3倍。在月尺度上,约33.75%多年冻土区的NDVI值在6月呈显著增长趋势,其中连续多年冻土区和灌丛植被类型区的增长速率最快。气温、降水量和活动层厚度均呈显著上升趋势,积雪覆盖率呈下降趋势。气温升高对俄罗斯等低纬度冻土区的植被生长起到了促进作用;降水在蒙古高原等一些特定干旱区对植被生长具有促进作用,但在俄罗斯中部和加拿大南部存在不利影响;积雪对于俄罗斯南部等积雪覆盖较低地区的植被生长有促进作用,而对于北极等积雪覆盖较高的地区存在不利影响;活动层厚度的增加有助于俄罗斯北部等冻土区的植被加速生长。总之,北半球多年冻土区植被整体呈增长趋势,气温升高仍然是北半球多年冻土区植被生长的主控因素,但不同多年冻土类型区的NDVI值增长有着明显的月份差异,因此在以后植被模型的发展和改进时需要考虑月份的差异。

紫花苜蓿与3种生活型多年生禾草混播的根系构型差异

【目的】探讨豆禾混播草地牧草根系构型对混播组分和比例的响应。【方法】以紫花苜蓿分别与3种生活型禾草(匍匐茎型草地早熟禾、根茎型无芒雀麦和丛生型苇状羊茅)以豆禾比为7∶3、5∶5和3∶7建植的人工草地为研究对象,以各草种单播为对照,测定不同混播处理下各组分的根系形态和构型特征。【结果】混播改变了牧草根系形态和构型,各草种通过增大总根长、根表面积、根体积和根尖数,减小根直径,优化拓扑结构,增强空间占有能力和提高根系发达程度等生态策略来响应竞争环境,进而使得混播草地增产。但较高比例的紫花苜蓿会阻碍苇状羊茅根系的生长和产量。较单播草地而言,混播草地牧草根系分支结构均有由叉状分支向鱼尾状分支转变的趋势。混播处理下各草种根系性状变异明显,紫花苜蓿根系性状变异主要表现在根尖数,变异系数为51.95%,草地早熟禾匍匐茎型根系性状变异主要表现在拓扑指数,变异系数为81.13%,无芒雀麦根茎型根系和苇状羊茅根系性状变异主要表现在根体积,变异系数分别为52.29%和29.17%。【结论】以紫花苜蓿分别与3生活型禾草3∶7混播时豆科牧草与禾本科牧草根系发育程度和混播草地增产率较高。

凋落物处理对大兴安岭多年冻土区白桦林土壤磷组分的影响

磷是植物生长发育过程中必不可少的元素,探究大兴安岭多年冻土区凋落物输入变化对不同林龄白桦林土壤磷组分的影响,能够为气候变化条件下高纬度地区森林生态系统磷有效性及影响机制研究提供参考。本文选择大兴安岭多年冻土区不同林龄(30 a、45 a、66 a)白桦林为研究对象,于2021年10月分别进行了凋落物去除和凋落物加倍处理,在2022年8月进行取样,采用Hedley磷分级法对0~20 cm土层土壤磷组分及环境因子进行测定与分析,探究凋落物对多年冻土区森林土壤磷组分的影响。结果表明,凋落物加倍处理提高了3个林龄白桦林土壤活性磷和中等活性磷含量,其中30 a白桦林0~10 cm土层土壤H2O-Pi含量增加显著(P<0.05),3个林龄白桦林10~20 cm土层土壤NaHCO_(3)-Pi含量均显著增加(P<0.05),30 a白桦林0~20 cm土层土壤NaOH-Pi含量显著增加(P<0.05)。而去除凋落物处理降低了3个林龄白桦林土壤活性磷和中等活性磷含量,其中,30 a和45 a白桦林各土层土壤NaOH-Pi含量显著下降(P<0.05),66 a白桦林0~20 cm土层土壤磷含量下降程度各不相同。凋落物处理对稳定态磷(HCl-Pi、HCl-Po、Residual-P)影响相对较小。冗余分析表明,30 a白桦林土壤磷组分主要受pH和可溶性有机碳的影响,45 a白桦林主要受pH和NO_(3)--N的影响,而66 a白桦林主要受土壤含水率和可溶性有机碳的影响。凋落物输入增加会促进寒温带白桦林土壤磷的活性,提高土壤磷的有效性。因此,在白桦林经营管理过程中,要保护好凋落物。

青藏高原风火山流域多年冻土活动层土壤水分入渗特征及变化分析

坡向和坡位是影响坡面活动层土壤水分入渗的重要因素,然而当前对多年冻土区活动层土壤冻融循环影响下不同坡向、坡位土壤水分入渗特征的研究甚少。本文设置了不同时空条件的野外试验点,更加系统地分析了青藏高原多年冻土区活动层土壤水分入渗过程的时空差异性。选取青藏高原腹地风火山流域高寒草甸坡面活动层土壤为试验地,分别在不同的坡向(阳坡、阴坡)和坡位(坡顶、坡中)设置观测点,分析活动层土壤在完全融化期(7—8月)和开始冻结期(9—10月)坡面水分的入渗特征及其时空差异性,评估不同入渗模型在研究区的适用性。结果表明,多年冻土区坡面活动层土壤水分入渗特征具有较强的时空差异性。土壤水分入渗过程可以分为入渗瞬变阶段(0~30 min)、入渗渐变阶段(30~100 min)、入渗稳定阶段(>100 min)三个阶段,入渗速率的大小整体表现为阳坡>阴坡,坡顶>坡中,完全融化期>开始冻结期,瞬变阶段>渐变阶段>稳定阶段。五种模型对入渗过程的模拟结果显示,Horton模型对青藏高原多年冻土区土壤水分入渗过程的模拟效果最佳,而通用经验模型和蒋定生公式对入渗的拟合曲线和统计参数几乎完全相同,但模型表达式不同。本文研究结果可为不同时空条件下的陆地水文过程模型参数化提供数据支持。

1974—2020年大兴安岭北部多年冻土区积雪变化及其与地面、空气温度的关系

基于大兴安岭北部多年冻土区5个气象站1974—2020年逐日气温、地面温度、积雪深度资料,利用气象统计方法分析了积雪气候特征及长期变化、积雪物候变化及积雪对温度的影响,结果表明:大兴安岭北部冻土区积雪深度年内变化呈单峰型,积雪深度最大出现在2月,平均17.9 cm,年积雪日数为161.5 d,积雪日数和积雪深度最大月份不重合。年均积雪深度为10.6 cm,最大积雪深度平均为22.6 cm,近47 a年均积雪深度呈弱的上升趋势。积雪初日显著推迟,终日显著提前,使得积雪持续日数明显缩短。研究区年均积雪深度和冷季地面−雪面温差呈较好的正相关,年最大积雪深度和冷季地面−雪面温差亦呈较好的正相关,积雪深度越大其对地面的隔热作用越大,年均积雪深度每增加1 cm,地面−雪面温差升高0.4211℃,年最大积雪深度每增加1 cm,地面−雪面温差升高0.2889℃,年均积雪深度对冷季地面−雪面温差的影响更大。

多年冻土区热融湖塘演化及其环境效应研究进展

近几十年随着全球气候变暖及人类活动的增强,冻土退化趋势显著,这一过程改变了寒区的水文地质条件,从而引起一系列的生态环境变化。热融湖塘是冻土退化的产物,其形成与发展又会引起冻土环境的改变,进而对全球气候变化产生影响。因此,针对多年冻土退化过程中日趋严重的热喀斯特现象,以及由此而产生的冻土融穿、地下水位改变、热融湖塘扩张等问题,对目前多年冻土区热融湖塘的水文变化研究现状进行分析整理。本文主要从以下五个方面展开了论述:(1)热融湖塘演化过程及主要影响因素分析;(2)热融湖塘水文过程时空变化规律及影响因素分析;(3)热融湖塘水量平衡过程研究及影响因素;(4)热融湖塘变化对区域水质的影响;(5)热融湖塘对碳循环的影响。最后,提出在后期研究中应基于同位素技术,充分考虑湖塘周边环境,并结合气候变化、多年冻土退化状况进行多因素分析,以期能为深入开展研究冻土退化背景下冻土水文过程、区域水资源演变以及对生态环境的影响提供参考依据。