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期刊信息/Journal information
冰川冻土
冰川冻土

程国栋

双月刊

1000-0240

edjgg@lzb.ac.cn；　shenyp@lzb.ac.cn

0931-4967248

730000

兰州市东岗西路320号 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所《冰川冻土》编辑部

冰川冻土/Journal Journal of Glaciology and GeocryologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是我国冰、雪、冻土和冰冻圈研究领域唯一的学报级期刊，支持在冰、雪、冻土和冰冻圈及全球变化基础研究和应用研究中具创造性，高水平和面向国民经济建设的新思想，新观点,新方法和新学说，为寒区国民经济建设服务。内容有：冰、雪、冻土的性质、过程及其控制；冰冻圈的资源与环境；冰冻圈与其他圈层的相互作用；寒区水文水资源； 寒区生态与建设；全球变化；寒区工程与减灾、防灾；寒区生物学；先进技术的应用。
正式出版
收录年代

    青藏高原大气CH4源汇及其浓度时空变化特征研究进展

    王逸凡高晶胡迈姚檀栋...
    1-17页
    查看更多>>摘要：甲烷(CH4)是仅次于二氧化碳(CO2)的重要温室气体.随着青藏高原气候的暖湿化,整个高原将可能成为一个潜在的碳源,要实现《巴黎协定》的1.5℃和2℃温控目标,需要准确估算未来剩余的碳排放空间.因此,准确地认识青藏高原大气CH4的源汇特征、时空变化过程及机理,对预测及应对变暖,帮助政府做出科学的节能减排决策具有重要的现实意义.本文从大气CH4的观测方法、源和汇、CH4浓度的时空分布特征3个方面总结了青藏高原已有大气CH4的研究进展,结果表明:目前,青藏高原大气CH4观测主要有地基观测和卫星遥感,缺少空基观测,在卫星产品中,AIRS的CH4浓度数据质量最好;青藏高原大气CH4以自然来源为主,可以确定的主要来源有湿地、湖泊和畜牧业,地质活动、植被和多年冻土是否是CH4的主要源还存在争议;吸收汇主要是对流层的OH自由基和高山草甸;青藏高原CH4浓度的季节分布呈单峰特征,夏季最高,CH4浓度的增减与亚洲夏季风的进退同步;青藏高原CH4浓度年均增长约为5～8 ng·g-1,大于周边地区;青藏高原近地面的CH4高值出现在中部,从地面到对流层顶CH4浓度逐渐减小,但高原东部和北部减小幅度大于西南部.未来应加强大气CH4三维连续观测,改进卫星反演算法和源汇解析模型,准确量化青藏高原大气CH4时空变化过程,揭示其变化机理,以期为未来高效减排政策提供科学依据.

    青藏高原CH4的时空分布CH4的源和汇大气CH4影响因素

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    青藏高原东南和西南部冬季积雪化学组成研究

    张愉萱王宁练武小波杨雪雯...
    18-30页
    查看更多>>摘要：根据2021年1月在青藏高原东南和西南部所采集的73个积雪样,通过测定积雪中氢氧稳定同位素和可溶性无机离子,结合主成分分析和Hysplit后向轨迹分析,揭示了干季氢氧稳定同位素(δD和δ18O)分馏特征及水汽迁移对积雪剖面化学组分变化的影响,讨论了氢氧稳定同位素与气候的关系和可溶性无机离子组成及来源.结果表明:整个研究区积雪大气水线为δD=7.86δ18O+11.8(R2=0.95),接近拉萨冬季大气水线,且东南部大气水线斜率和截距略低于西南部;δD和δ18O波动分别介于-178.11‰～-68.07‰和-23.80‰～-9.61‰,d-excess值波动范围为11.03‰～23.49‰,表现为冬季δD、δ18O低值,高d-excess值;雪坑表层相对富集重同位素,同位素值高于下层雪样,且积雪内部的水汽迁移使得分层雪样的δD和δ18O关系曲线的斜率出现差异;主要可溶性无机离子浓度序列为Ca2+>SO42->Na+>NO3->Cl->K+>Mg2+>NH4+,其中Ca2+(42.47％)、SO42-(23.53％)分别在阳、阴离子中占比最大,且东南部离子浓度平均值高于西南部;主成分分析结果显示,陆源是积雪中离子的主要来源,NH4+和部分NO3-与人类活动有关;后向气团轨迹显示,水汽来源与高空西风环流控制的水汽输送有关,且离子大多为冬季西风所携带的陆源矿物粉尘.

    青藏高原积雪氢氧稳定同位素无机离子

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    不同成冰机制下冻结锋面附近水分积聚模式及其工程环境意义

    张莲海马巍石亚军黄永庭...
    31-41页
    查看更多>>摘要：土冻结过程中的水分迁移积聚与冰分凝关系密切,但两者之间的耦合关系至今仍不清晰.借助孔隙水压力测试以及多层核磁测试技术,通过系列土冻结试验,研究了水分积聚与冰分凝之间的动态耦合关系.试验结果发现粉质黏土和本文试验用兰州黄土在冻结过程中均在冻结锋面附近存在明显的水分积聚现象,但水分积聚模式存在明显差异.本文试验用兰州黄土在封闭系统条件下发生冻结时,未观察到分凝冰生成,孔隙水压力以上升为主,在冻结初期冻结锋面附近观察到明显的液态水积聚现象;而在粉质黏土的冻结过程中,可观察到冰分凝产生,孔隙水压力以下降为主,在冻结锋面附近未观察到液态水积聚现象.分析上述现象认为,在土体冻结过程中冻结锋面附近的水分积聚存在两种模式:1)压排式积聚:由于无分凝冰形成(孔隙冰的形成),冻结区(近饱和或饱和的情况下)与未冻区的水分在水压力梯度的驱使下向冻结锋面处迁移;2)冷吸式积聚:由于分凝冰的形成,未冻区的水分在吸力的驱使下向冻结锋面处迁移.值得注意的是,这两种土体冻结过程中的水分积聚模式及其影响权重与分凝冰的形成与否有着密切关系:无冰分凝的情况下,只可能在冻结初期存在压排式水分积聚;而当存在冰分凝时,在冻结初期几乎没有压排式水分积聚,在冻结后期则以冷吸式水分积聚为主.不同成冰机制下的水分迁移及积聚模式可以进一步细化土体冻结过程中的水热动态过程,这一发现将对寒区道路工程的病害机制研究、防治措施设计以及厚层地下冰的形成机制有重大参考价值.

    冰分凝水分累积未冻水水分迁移孔隙水压力

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    坡向对青藏高原土壤环境及植被生长影响的实验研究

    兰爱玉林战举范星文姚苗苗...
    42-53页
    查看更多>>摘要：坡向差异导致不同坡面近地表水、热及能量平衡过程存在较大差异,进而影响了土壤环境及高寒植物的生长.基于青藏高原花石峡冻土观测基地建设的具有八个坡向的工程实体(简称八棱台),在6年后进行现场测量和实验测试,研究了坡向对青藏高原高寒植被生长环境及特性的影响.结果表明:各坡面近地表(10 cm和30 cm深度)土壤温度由高到低为:南坡>东南坡>西南坡>西坡>东坡>西北坡>东北坡>北坡,即相对朝阳坡面(东、东南、南和西南)温度明显高于相对背阳坡面(西、西北、北和东北)温度.而0～30 cm深度的土壤含水量朝阳坡面与背阳坡面之间差异不明显.地上植被长势(包括株高、覆盖度和地上生物量)朝阳坡面优于背阳坡面;地下植被长势(包括根深和地下生物量)朝阳坡面劣于背阳坡面.0～10 cm深度土壤有机碳和全氮含量基本是朝阳坡面高于背阳坡面;全磷含量朝阳坡面小于背阳坡面;各坡面之间全钾及速效养分的差异不显著(P>0.05).总体来看,高寒地区温度对植被生长及养分分布的影响更为显著.研究结果为不同坡向植被修复和能量平衡研究提供了参考资料.

    青藏高原坡向土壤温湿度高寒植被土壤养分

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    基于SHAW模型的青藏高原季节冻土区土壤温湿度模拟与评估

    薛伟周毓彦刘建伟鲁帆...
    54-66页
    查看更多>>摘要：不同气象条件对青藏高原土壤含水量与土壤温度具有重要影响,采用土壤水热耦合模型模拟青藏高原季节冻土区土壤水分、温度的变化特征是反映冻融作用下土壤水循环过程的重要手段.研究针对青藏高原不同气象条件下典型季节冻土区土壤温湿度特征差异性的关键问题,采用土壤水热耦合模型SHAW及三种土壤水分特征曲线模型对玛曲、那曲、狮泉河地区2017—2018年土壤温湿度变化特征进行模拟,分析不同气象条件下土壤温湿度模拟效果及变化特征,研究不同土壤水分特征曲线模型对模拟效果的影响.结果表明:SHAW模型能较好地模拟不同气象条件下土壤温湿度随时间的变化特征和垂向分布特征,土壤温度模拟效果好于土壤湿度,土壤温度的平均NSE、R2、RMSE分别为0.88、0.96和2.2℃,土壤湿度的平均NSE、R2、RMSE分别为0.60、0.72和0.03 m3·m-3;从不同气象条件来看,干旱区的土壤温度模拟效果显著优于湿润区,而湿润区的土壤水分模拟效果显著优于干旱区;从不同深度来看,土壤温度模拟效果随深度增加逐渐降低,而在半湿润区中下层土壤水分模拟效果好于表层;从不同水分特征曲线模型来看,采用不同土壤水分特征曲线模型对土壤温度模拟效果无显著影响,而在土壤水分模拟效果上存在显著差异性;此外,不同冻融阶段土壤温湿度模拟效果存在较大差异性和不确定性.研究结果可为揭示冻融条件下土壤温湿度变化规律提供参考.

    土壤温度土壤湿度SHAW土壤水分特征曲线模型青藏高原

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    基于证据权法与多源数据的陇中生态脆弱区滑坡敏感性评价——以天水市为例

    李霞宿星张满银任皓晨...
    67-79页
    查看更多>>摘要：运用3S技术和数理统计模型开展滑坡灾害敏感性分析评价仍然是当前区域滑坡研究的热点,评价单元、评价因子和评价模型的科学合理选取、确定和构建是滑坡敏感性分析评价的关键.以陇中黄土高原典型生态脆弱区的甘肃省天水市为研究区,基于证据权法(WOE)模型,选取地形因子、地质因子、人类活动因子、生态因子等4类13个孕灾因子,采用2种评价单元(栅格单元、斜坡单元)和2种数据分辨率(30 m、10 m),创建4个不同的滑坡孕灾因子数据集(GU30、SU30、GU10、SU10),并结合研究区详细的滑坡编目数据,开展研究区滑坡孕灾因子敏感性定量分析,并进行敏感性分区评价和结果对比分析验证.孕灾因子敏感性分析结果表明,地层岩性、高程、地形起伏度、地表粗糙度和坡度等5个孕灾因子是区内滑坡发育的关键控制因子,即地质因子和地形因子控制和决定了区内滑坡的形成发育,地层岩性的整体敏感性值最高;敏感性分区评价结果表明,按滑坡点、滑坡面积和ROC曲线分别进行统计分析验证,基于斜坡单元(slope-unit,SU)分区的极高区滑坡占比高于基于栅格单元(grid-unit,GU)分区的极高区滑坡占比,基于斜坡单元10 m分辨率的滑坡敏感性极高区滑坡占比最高,基于斜坡单元10 m分辨率的滑坡敏感性评价结果的AUC值最大,其精度和准确度最高.因此,在滑坡敏感性评价中采用斜坡单元和高分辨率数据具有更高的评价精度效果.研究区滑坡敏感性分区结果与区内实际滑坡发育分布吻合,该分区结果也可为研究区滑坡灾害防治和国土空间规划利用提供技术借鉴.

    生态脆弱区滑坡证据权法敏感性孕灾因子天水市

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    冰冻圈甲基汞研究进展

    唐文君黄杰康世昌马明...
    80-93页
    查看更多>>摘要：作为气候系统五大圈层之一,冰冻圈在全球汞的生物地球化学循环中扮演着重要角色.人类活动排放的汞污染物通过大气环流迁移到偏远的冰冻圈地区,并在环境中转化为更具毒性的甲基汞,经食物链传递、富集和放大,会对冰冻圈生态环境构成重大威胁.为了深化理解冰冻圈甲基汞研究现状,本文总结了典型冰冻圈介质甲基汞的浓度水平和分析方法,重点梳理了甲基汞在冰川、冻土、积雪和海冰中的迁移、转化和归趋等生物地球化学过程,特别是对冰冻圈微生物汞甲基化进行了详细的归纳和总结.同时关注气候变化背景下冰冻圈甲基汞分布、行为和环境影响,这对于评估人类和野生生物在冰冻圈中的甲基汞暴露风险至关重要.鉴于目前对低温环境中甲基汞变化过程和机理的认识尚处于起步阶段,文章对未来冰冻圈甲基汞研究方向进行了展望.

    甲基汞冰冻圈冰川冻土积雪海冰

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    天山北坡暴雪过程水汽特征分析

    张林梅苏亚乔庄晓翠
    94-107页
    查看更多>>摘要：利用2000—2020年(9月—次年4月)天山北坡16个国家级气象观测站逐日降水量资料筛选出28次暴雪天气过程,再运用NCEP/NCAR再分析资料以及HYSPLIT模式模拟暴雪过程水汽的后向追踪运动轨迹,分析天山北坡暴雪过程环流背景及主要水汽来源、输送及其对暴雪的贡献.研究表明:天山北坡暴雪区位于300 hPa高空西南急流轴右侧、500 hPa西西伯利亚低槽前西南气流、700 hPa低空西南急流出口区前部辐合区、水汽通量散度辐合区及地面冷锋附近的重叠区域.影响天山北坡暴雪的水汽源地主要为地中海和黑海及其附近、西南亚、中亚、大西洋及其沿岸,850 hPa还有欧洲和北疆的水汽,对暴雪的贡献相对较大,来自北美洲等地的水汽对暴雪的贡献相对较小.各源地水汽随西风气流到达关键区后,在环流适合的条件下,主要沿偏西(西南)、西北路径输入暴雪区,但各层存在一些差异.基于上述特征,建立了天山北坡暴雪过程水汽来源及输送的高低空配置结构,揭示了各高度水汽输送的特征.

    天山北坡暴雪水汽特征HYSPLIT模式

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    祁连山讨赖河流域上游积雪时空分布及其变化研究

    武磊李奋华李常斌吕佳南...
    108-118页
    查看更多>>摘要：积雪是冰冻圈的重要组成部分,在水文循环和能量平衡中起着重要的作用.积雪时空分布及其变化分析是研究内陆河流域出山径流形成、分布及变异的前提.论文以祁连山讨赖河流域上游为研究区,采用降尺度方法获取高分辨率雪深数据,并基于Sen斜率法、敏感性分析和贡献率计算方法,分析2002—2018年间雪深时空变化,揭示积雪对地形及气候等因子的响应规律.结果表明:讨赖河流域上游雪深介于0～2.50 cm之间,变率介于-0.19～0.06 cm·a-1之间,域内雪深减小面积占比68.30％.雪深随海拔的增大而增加,以海拔2500 m为界发生增减变化,高海拔地区呈减小趋势;雪深随坡度增加则呈先增后减的趋势;各坡向雪深均呈减小态势,西北坡尤为显著.从敏感性均值来看,气温和辐射对雪深具负向抑减效应,降水则具正向促增效应.高海拔区域降水对积雪变化的贡献率相对较大;低海拔河谷地带气温对积雪变化的贡献更为显著.本研究为内陆河流域上游积雪动态研究提供了范例,对出山径流模拟、预测以及流域水资源管理具有一定参考价值.

    祁连山讨赖河流域上游积雪时空分布

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    CLM5.0对高寒山区蒸散发模拟的适用性评估

    宁锋伟张兰慧曾璇白旭亮...
    119-129页
    查看更多>>摘要：蒸散发是地表水文循环和能量交换过程的重要组成部分,且在高寒山区有极强的时空异质性,准确模拟蒸散发对于研究高寒山区水文循环过程有着重要的意义.CLM5.0(Community Land Model 5.0)是CLM模式的最新版本,具有较为完善的水文循环机制,是目前国际上发展最为完善的陆面过程模式之一.基于典型高寒山区黑河上游五个观测站的观测数据,对CLM5.0的蒸散发模拟性能进行评估.结果表明:CLM5.0在模拟蒸散发时结果总体上可信,其R值的范围在0.601～0.839之间,RSR值的范围在0.964～1.145之间,BIAS值的范围在-1.220～-0.597 mm·d-1之间.说明CLM5.0在高寒山区可以较好地捕捉观测到蒸散发的时间趋势,但仍存在一定的低估.非生长季的BIAS值的范围在-0.904～-0.367 mm·d-1之间,生长季的BIAS值的范围在-2.094～-0.794 mm·d-1之间,这表明蒸散发模拟值的低估主要来自生长季的模拟.高寒草甸上R值的范围在0.299～0.651之间,RSR值的范围在1.135～1.332之间,高寒草地上R值为0.209,RSR值为1.450,因此,CLM5.0在草甸的模拟性能优于草地.CLM5.0白天R值的范围在0.605～0.840之间,RSR值的范围在0.252～1.193之间,夜晚R值的范围在0.344～0.651之间,RSR值的范围在0.482～2.966之间,对比可知CLM5.0在白天模拟蒸散发的性能优于夜晚.这些结论可为CLM5.0的应用和改进提供科学依据.

    CLM5.0蒸散发适用性高寒山区

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