东北黑土区土壤剖面地温和水分变化规律

东北黑土区土壤侵蚀的结果使土壤在坡面上发生再分配,土壤腐殖质层厚度的空间变异增大。腐殖质层厚度的变化又引起地温和土壤水分等土壤物理性质的变化,地温和水分是影响和反映冻融侵蚀作用的重要因子,也是影响地表和土壤剖面物质运移的重要因素。本文通过实测不同厚度腐殖质层剖面的地温和土壤水分,分析了地温和水分随时间和土壤剖面深度的变化规律。结果显示腐殖质层厚度对土壤温度和含水量有显著影响,腐殖质层较厚的剖面解冻速度比薄层黑土区要慢,不同深度土层温度到达0℃的日期也不相同,腐殖质层较厚的剖面冻结时间要滞后1周左右。同时,腐殖质层较厚的黑土区土壤含水量明显大于薄层黑土区,土壤水分运移的深度范围也大。

甘肃陇东地区季节冻土变化对气候变暖的响应

受气候变暖的影响,季节冻土的冻结、融化及持续时间都发生了较大变化。运用陇东地区8个气象站1971—2005年温度、冻土观测资料,分析了该地气候变化对季节冻土的影响。结果表明:自20世纪70年代以来,该地冬季气温升高了2.7℃,30cm的冻土冻结时间大约推后了10d,冻土融化时间提前了10d,冻土持续时间缩短了20d左右;35年来平均最大冻结深度减少了约20cm;随着气候的持续变暖,最大冻土深度将进一步减少,预计2050年至少比现在减少15cm左右,对未来建设工程的设计及施工有较大影响。

青藏高原季节冻融过程与东亚大气环流关系的研究

利用青藏高原 46个气象站的最大冻土深度观测资料、中国 16 0个气象站降水资料和NCAR NCEP资料 ,对青藏高原冻土的季节性冻融过程进行合成分析 ,发现青藏高原土壤的季节冻融过程对青藏高原上空及东亚大气环流有显著的影响 ,在高原最大冻土深度较小的年份中 ,7月份 ,南亚高压强且偏西 ,5 0 0hPa印度低压强 ,西太平洋副热带高压弱且偏东 ,高原南部的东风较强 ;最大冻土深度较大的年份 ,南亚高压弱且偏东 ,印度低压弱 ,西太平洋副热带高压强且偏西 .在不同的冻融年份 ,85 0hPa上纬向风的差异显著区反映了西南季风的活动 .最大冻土深度与中国夏季 ( 7月份 )降水有 3条显著相关带 ,雨带的分布与中国夏季平均雨带相吻合 .由此 ,青藏高原季节冻融过程引起的水热变化是影响东亚气候的一个重要外源 .

全球变暖背景下中国东部季节性冻土的变化特征及其与季风活动的可能联系

利用国家气候中心提供的1962~2001年逐月平均土壤温度资料,通过拉格朗日插值方法得到的0℃等温线深度表征冻土深度,研究了全球变暖背景下我国东部冬季季节性冻土的时空演变特征及其与季风活动的可能联系。结果表明,我国东部季节性冻土的深度呈现出北深南浅、西厚东薄的空间分布形势,区域性差异显著。1980年以来,研究区内季节性冻土深度由深变浅,南缘线北缩,冻土退化趋势显著。季节性冻土的变化与东亚冬季风的活动关系密切,强(弱)季风年,冻土南边缘位置偏南(北),其中东部区域冻土南边缘的位置对东亚冬季风的响应最为敏感。

宁夏河东沙地沙丘冻融过程的时空差异

中国的沙漠和沙地部分或全部分布在季节冻土区,研究沙丘的冻融过程是讨论季节冻结期间沙丘风蚀和形态演变规律的条件之一。以宁夏河东沙地流动沙丘和沙障固定沙丘为研究对象,通过野外观测和室内控制实验,分析了沙丘的冻融过程及其控制因素。结果显示:沙丘的冻结期在11月中旬至3月上旬,流动沙丘各地貌部位的冻结时长和冻结层厚度均存在较大差异(背风坡面>迎风坡面>丘顶),背风坡脚的冻深最大。在季节冻结期内沙丘表层始终不发生冻结,未冻层厚度的阈值约为10cm且具有保护冻结层的作用,流动沙丘迎风坡中在未冻层风蚀后,地表冻结层融化再被风蚀,如此循环过程造成其冻结层厚度远小于沙障固定沙丘的冻结层厚度。流动沙丘丘顶和背风坡面的冻结层厚度分别受短时(32h)和较长历时(15d)平均气温的影响。野外观测和室内控制实验均证明水分含量低于1.6%的沙丘沙不发生冻结,冻结层硬度随含水率的增加呈幂函数递增(P<0.001),随温度降低呈缓慢递增。

东北季节性冻土区水利工程衬塑钢管耐久性研究

为了探究在高低温冷热循环作用下东北季节性冻土区水利工程衬塑钢管的耐久性,文章依据现有规范设计了高低温循环试验的温度区间为-20-50℃,然后对经历了不同高低温冷热循环次数后的衬塑钢管的结合强度、压扁强度分别采用自主设计的结合强度试验装置与PWS-E200电液伺服动静万能试验机检测,通过对比分析循环次数与压扁强度、结合强度的变化关系,探讨了衬塑钢管在水利工程中的适用性。研究表明:随着高低温冷热循环次数的增加衬塑钢管的压扁强度、结合强度均呈现出不断降低的变化规律,且结合强度的降低幅度更加显著;为进一步提高衬塑钢管的耐久性与适用性,分别从埋置深度、使用环境两个方面提出了有针对性的决策建议,可为东北地区水利工程实践提供一定的参考依据。

西北地区季节性最大冻土深度的分布和变化特征

利用西北地区1961～2000年101个代表站的年冻土观测资料,采用EOF、REOF、小波分析方法,分析了西北地区季节性最大冻土深度的分布状况及其变化特征。结果表明,西北地区多数地区平均最大冻深在0.5～2m之间,平均2m以上的只有在新疆的天山,青海东北部的祁连山区有零星分布。近几十年来,西北地区整体最大冻深减小,上世纪90年代是近几十年来最大冻深最浅的时期,其中变化最明显的区域是新疆;西北最大冻深的变化可分为五个敏感区:西北中部区、南疆区、北疆区、青藏高原区、西北东部区。各区最大冻深随时间变化趋势有所不同,西北中部区、南疆区几乎呈直线下降,上世纪90年代的平均最大冻深均比上世纪60年代减少了0.1m,北疆区和西北东部区呈小-大-小的抛物线型式变化,最大冻深的变幅相对较小,青海高原的最大冻深则表现出与其他区域相反的变化趋势,是一个由大-小-大的变化过程,上世纪90年代比上世纪80年代平均最大冻深增加了0.57m。不同地区因其地形、土壤、控制的气候系统有所差异,变化周期有所差别,但其周期尺度基本相似。在影响冻土的因素中,干旱区以冬季气温较为显著,而半干旱半湿润区则以地温和封冻前的土壤水分的影响更为显著。