基于多源遥感数据的乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度研究

以我国天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)为例,基于Landsat TM/ETM/OLI和Sentinel-2A MSI数据,利用归一化差异积雪指数(NDSI)和阈值法提取该冰川2002-2015年的平衡线高度,并利用站点实测的冰川ELA数据和气象数据对提取的平衡线高度进行了验证。结果表明,2002-2015年遥感获取的平衡线高度呈总体上升的趋势,与实测的平衡线具有高度相关性(r=0.9);ELA与年物质平衡序列高度相关,物质平衡波动的平均解释率可高达69%;与气象要素(温度和降水)年际变化的相关性也很高,约有59%的冰川ELA变化可以用夏季气温和降水来解释。因此,利用遥感数据可以提取高精度的冰川平衡线高度数据,对无站点数据冰川的平衡线高度以及物质平衡研究具有一定的借鉴意义。

冻融循环冻土的冲击动态力学性能

以典型冻土为研究对象,通过不同冻融循环次数的冻融循环实验、不同温度的冻结实验以及不同应变率的冲击动态实验,综合研究了冻融循环冻土的冲击动态力学性能。结果表明,冻土存在冻融循环效应,随着冻融循环次数的增加,冻土的峰值应力有一定程度的降低,但在达到临界冻融循环次数后,峰值应力将维持稳定;同时,冻土表现出明显的应变率效应和温度效应,其峰值应力随应变率的增加或温度的降低而增加。通过定义冻融损伤因子,推导满足Weibull分布的冲击损伤,提出了一个基于Z-W-T方程的损伤黏弹性本构模型。该模型可较好地描述冻融循环后冻土的冲击动态力学行为,为研究季节性冻土区冻土的冲击动态破坏提供参考。

气候与下垫面变化对叶尔羌河源流径流的影响

以叶尔羌河流域上游河源区为研究区,构建嵌入了冰川模块的SWAT分布式水文模型,对卡群水文站1968—2017年逐月径流进行模拟,评价该模型在研究区内的适用性,基于模拟结果分析研究区冰川径流年际变化与年内分布情况,并定量核算气候和下垫面变化对径流变化的贡献率。结果表明:该模型在研究区径流模拟中具有良好的适用性,校准期(1968—1992年)与验证期(1993—2017年)的决定系数(R2)分别为0.77和0.86,纳什系数(NSE)分别为0.76和0.85,均方根误差与实测值标准差的比值(RSR)分别为0.49和0.38,偏差百分比(PBIAS)分别为-7.4%和0.6%。经模拟,研究区近50 a冰川径流量总体呈增加趋势,且其占总径流量的比重约为51.1%;年内冰川产流主要发生在6—9月,占全年冰川径流量的90.0%以上。气候和下垫面变化分别使月径流量增加6.62 m^(3)·s^(-1)和0.41 m^(3)·s^(-1),其中气候变化的贡献率为94.2%,即气候变化对研究区径流的影响占主导地位。研究成果可为理解研究区的历史径流变化成因及预测未来径流的演变趋势提供科学依据。