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。

宁夏季节性最大冻土深度的分布和变化特征

利用宁夏全区23个冻土观测气象站资料及对应气象数据,运用线性倾向估计、M-K突变分析、Morlet小波分析等方法,采用自然邻近点插值法进行等值面推算,分析了宁夏最大冻土深度的分布状况及变化特征.结果表明,宁夏多年极端最大冻土深度为1～1.6m,多年平均最大冻土深度仅中部干旱带的兴仁、麻黄山和海原3个气象观测站在1m以上.近50a来,宁夏最大冻土深度呈逐年下降趋势.≥1m最大冻土深度出现频率20世纪以前呈依次降低趋势,但进入21世纪后又有增加趋势.分析了宁夏各地最大冻土深度年际变异系数介于13.5%～25.6%,说明对气候变化的响应比较敏感.通过周期分析说明多数站点在1968—1975年和1978—1985年间存在一个3a左右的周期.通过对典型代表站最大冻土深度与相关因子的相关性分析得出,影响灌区最大冻土深度的主要因素是日平均气温和日照时数;影响中南部山区的主要因素是日平均气温和日均地温.

多年冻土区道路边坡热状况差异对多年冻土融化形态的影响

用数值方法模拟了在气候持续以0．02℃·a^-1速度增温下，50a运营年限内不同走向路基的融化形态可能发生的变化趋势．计算了在砂砾路面和沥青路面下，不同高度（0～5．0m）及不同走向（东西、东北-西南、南北、对称）路基的融化形态．结果表明：非对称热边界路基与对称热边界路基的融化形态差异很大．在呈阴阳坡的路基中，砂砾路面和沥青路面下：1）最大融化深度位置与运营时间关系不大，与路基高度、线路走向及路面类型关系密切，且最大融化深度偏离路基中线的距离与路基高度呈线性关系；2）最大融化深度与运营时间、路基高度、路面类型关系比较密切．路基较低时，最大融化深度与路基走向关系不大．路基较高时，最大融化深度与线路走向关系密切，且随着路基高度的增加、气候变暖及增温速率的增大而加剧；3）同一路基高度和线路走向下，砂砾路面的最大融化深度偏离路基中线的距离大于沥青路面的，沥青路面的最大融化深度大于砂砾路面的．相对于砂砾路面，沥青路面在一定程度上部分的抵消了阴阳坡效应，但加剧了路基下最大融化深度．

近55 a佳木斯地区最大冻土深度变化特征及其影响因子的分析

利用1961-2010年佳木斯、富锦2个代表站55 a的最大冻土深度及影响冻土的降雪、冬季温度等资料,采用气候趋势系数和气候倾向率的方法,对1961年以来佳木斯地区最大冻土深度变化进行了分析。结果表明,佳木斯地区最大冻土深度年际变化呈减小趋势,西部减小趋势明显大于东部;影响最大冻土深度变化的主要因子是最大积雪深度和冬季平均降水量,而且两者是呈负相关,相关系数通过信度为0.001的显著性检验。

锡林郭勒盟近58a冻土深度的时空分布特征

利用锡林郭勒盟1961—2018年近58a有完整记录的11个气象站的最大冻土深度、冬季11月—翌年3月平均气温和平均地面最低温度资料,利用描述分析、线性趋势拟合、相关性检验、Mann-Kendall突变检验等方法,对锡林郭勒盟最大冻土深度的时间演变、空间分布及与气温、地温的关系进行了分析。结果表明:二连浩特市最大冻土深度的均方差和变差系数最大,稳定性最差;东乌珠穆沁旗、二连浩特市最大冻土深度变浅幅度最大,气候倾向率为-16.25cm/10a和-15.48cm/10a;20世纪70年代是近58a来最大冻土深度最深的时期;全盟11个站中有5个站最大冻土深度发生突变现象,其中一个站突变点在1982年,其他4个站突变点在1989—1991年;锡林郭勒盟最大冻土深度的空间分布特征为东深西浅、北深南浅;锡林郭勒盟各站11月到翌年3月平均气温和平均地面最低温度均呈上升的趋势;最大冻土深度和平均气温、平均地面最低温度均呈负相关,部分台站相关性显著,随着气温和地温的升高冻土深度在变浅。

黄河源区冻土变化特征及其与温度的关系

利用黄河源区9个气象站1997-2018年的逐日气温、地表温度和冻土深度资料,使用线性趋势分析法,基于ArcGIS的反距离权重插值法、高程插值法和相关系数法,对黄河源区温度和季节性冻土最大冻结深度以及封冻期起止时间进行分析,研究最大冻结深度与温度的相关关系。结果表明:黄河源区季节性冻土的最大冻结深度分布具有较明显的纬度分带性和垂直分布性,纬度较高地区大于纬度较低地区,海拔较高地区大于海拔较低地区。同时纬度高海拔高的地区相较于纬度低海拔低的地区来说,冻土冻结起始日出现的更早,解冻日出现的更晚,封冻期更长;黄河源区季节性冻土的冻结起止时间均发生了变化,大致表现为冻结起始时间延后,冻结消融时间提前,封冻期缩短,不同地区变化幅度有所不同,源区平均缩短速率为8 d/(10 a)。近20年来,源区绝大部分地区气温、地温和负积温均呈现不同程度的上升趋势,冻土最大冻结深度呈波动减小的趋势,最大冻土深度和冬季平均气温地温、周期内平均气温地温、负积温均呈负相关关系,其对负积温的响应最为显著,相关系数R=-0.7627。这说明负积温每上升100℃,最大冻土深度将减少7.07 cm。

积雪时空变化规律及其影响因素研究进展

积雪作为冰冻圈的重要组成部分,对气候变化的响应非常敏感。受局地气候和地形影响,积雪的分布和变化非常复杂,同时积雪对区域气候环境、植被生态系统、土壤性质及温室气体排放、工程基础设施等都会有一定的影响。通过文献综述北半球积雪的时间和空间变化规律、积雪的形成与维持与气象因子的关系、地形和植被对积雪的影响以及冻土区积雪与冻土的耦合关系。总之全球气候变暖使北半球积雪覆盖面积、最大积雪深度、积雪时长等都有减少的趋势。温度和降水量是影响小尺度积雪参数变化的主要气象因素,海拔是影响局地积雪分布的主要因子,植被的覆盖与冻土的存在一定程度上也会影响积雪的分布。未来气候变暖情景下,有关积雪地面台站监测数据与遥感监测数据的有效融合、进一步完善积雪参数的监测网络、厘清气候与积雪变化的关系,是未来该领域的研究重点。

刍议国家建筑规范中绥化最大冻土深度

针对我国目前多本建筑规范中不同地区的最大冻土深度数值加以比较,发现这一重要基本数据存在很大差异。通过收集采暖通风、给水排水、建筑、结构、气象专业等多方面资料,查阅相关文献,根据实地勘测数据等途径,认为部分国家规范或手册中的数据存在偏差。由于相关规范及标准没有勘误通知和相关数据解释,技术及研究人员在文章撰写或建筑设计时,仍然采用了有偏差的数据。在一些核心期刊的文献中,就这一偏差数值的最大冻土深度展开相关深入探讨与研究且发表相关成果。有必要对此数据准确性加以探究且核实。