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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

    温升背景下"亚洲水塔"流域水资源压力现状及未来预估

    孔伟明韦孟丹胡垚坤梁巧霞...
    1-12页
    查看更多>>摘要："亚洲水塔"流域养育着亚洲十几亿人口，对全球经济发展起着至关重要的作用。在气候变暖背景下，"亚洲水塔"流域的水资源快速变化以及不断增长的人类活动用水需求，使水塔流域水资源压力风险越显突出。为了解"亚洲水塔"流域水资源压力的状况及未来变化，基于部门间影响模式比较计划(ISIMIP)中全球水文模型的径流和用水数据，利用水压力指数方法，系统评估了"亚洲水塔"21个流域的水压力状况和未来的可能变化。结果表明:1971-2010年间，"亚洲水塔"21个流域的水压力总体上呈现升高趋势，多年平均水压力等级达到高或以上的流域为印度河流域、塔里木河流域和黄河流域;针对"亚洲水塔"21个流域未来水压力的变化预估，各流域水压力表现为先增加，之后不同流域表现出持续增加(2个流域)、趋于稳定(5个流域)和下降(14个流域)三种趋势，人类取水活动在未来水压力的变化中起决定性作用。整体上，南亚和东南亚地区水压力将持续增加，例如，布拉马普特拉河流域和湄公河流域，未来水资源短缺和水安全风险很高。

    "亚洲水塔"水资源压力气候变化未来预估

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    考虑冻融锋面移动过程的多年冻土水热模拟

    肖敏轩赵林张钰鑫高骏强...
    13-27页
    查看更多>>摘要：活动层内部的冻融锋面是冻融过程中冻结土层与融化土层的分界面，其上下土层的水热参数有着显著差异。在陆面过程模式中准确描述冻融锋面的移动过程将有助于提高其对多年冻土水热过程的模拟能力。本研究首先将Noah-MP陆面过程模式的模拟深度扩展到20 m，并将原模式的4层土层增加到19层土层，同时引入前人的有机质方案和植被根系方案，然后在此基础上，通过耦合Stefan方法以加强模式对冻融锋面的模拟能力，进而探究耦合Stefan方法的Noah-MP模式对西大滩多年冻土站点水热过程的模拟效果。研究中设置了不耦合Stefan方法的CTL控制试验和耦合Stefan方法的STE对照试验来分别模拟西大滩多年冻土站点2012年0～20 m的土壤温度与土壤液态含水量，模拟结果用站点0～3。2 m内10个深度的日均土壤温度、土壤液态水含量监测数据以及3 m、6 m和10 m的年均地温监测数据来做验证。研究结果表明，由土壤温度模拟值插值得到的冻融锋面(0℃等温线)有明显阶梯状特征，最大冻融深度与实测相比偏大。耦合Stefan方法增强了Noah-MP模式模拟冻融锋面的能力，使得模式能够基于Stefan方法较好地模拟出冻融锋面的变化趋势和最大深度。同时，改进后的模式整体改善了对土壤温度的模拟效果，使得0～3。2 m各土层土壤温度的平均RMSE降至0。89℃，减小44%;平均MBE降至-0。13℃，减小86%;模拟的3～20 m年均地温与实测数据更为接近。改进后的模式对土壤液态含水量的模拟水平也有一定改善，其中，模拟的0～3。2 m各土层的土壤液态含水量的平均RMSE降至0。06 m3·m-3，减小33%;平均MBE降至-0。01 m3·m-3，减小67%。模式还较好描述了活动层20 cm、40 cm、80 cm、120 cm土壤的融化时间。可以看出，在陆面过程模式中耦合能够较好模拟冻融锋面移动过程的Stefan方法可较大程度提高模式的模拟能力，是陆面过程模式改进的有效途径之一，本研究的结果可为多年冻土区陆面过程模式改进提供参考。

    Stefan方法冻融锋面Noah-MP陆面过程模式西大滩

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    长江源区湖泊-冰川变化特征及其对气候变化的响应

    益西卓玛高佳佳拉巴索朗卓嘎...
    28-39页
    查看更多>>摘要：湖泊是气候变化的敏感指示器，研究其动态变化对揭示全球气候变化及水资源利用与管理具有重要意义。本文以长江源区多尔索洞错-米提江占木错为研究对象，应用Landsat-5/7/8卫星和高分遥感影像，分析了1989-2021年湖泊面积变化的时空特征，并探讨了冰湖-冰川对气候变化的响应。结果表明，1989-2021年间，多尔索洞错-米提江占木错湖泊平均面积为1 011。37 km2，由1989年的872。07 km2扩张至2021年的1 119。5 km2，平均扩张率为8。62 km2⋅a-1。从年代际变化来看，21世纪初期湖泊面积扩张最明显，尤其是在湖泊北部、西北部及南部地区;20世纪90年代增长最为缓慢。1990-2020年各拉丹冬冰川面积从1990年的797。85 km2 缩小至2020年的766。19 km2，减少了31。66 km2，缩减率为1。106 km2⋅a-1。2004年之前，气温升高引起的冰川融水是多尔索洞错-米提江占木错湖泊面积变化的主要因素，对湖泊面积变化的平均贡献率为66。8%;2004年之后，降水在多尔索洞错-米提江占木错湖泊面积变化因素中起主导作用，降水对湖泊面积变化的平均贡献率为57。8%。

    多尔索洞错-米提江占木错气候变化长江源区湖泊动态冰川动态

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    考虑冻融侵蚀型物源的不同流域单元泥石流易发性评价——以藏东贡觉地区为例

    田尤黄海高波陈龙...
    40-51页
    查看更多>>摘要：在全球气候变暖背景下，高原山区潜在泥石流暴发的概率将增大，定量评估泥石流易发性是区域减灾防灾的先行手段。基于现场调查和研究结果，首次计算了藏东贡觉地区的冻融侵蚀强度(DR)。选取物源条件和地形条件，采用加权信息量法评价了藏东贡觉地区泥石流的易发性，以四组流量阈值划分的不同流域单元作为评价单元对比分析了易发性评价结果。结果显示，四组易发性评价结果差异明显，随着流域单元划分数量的降低(流量阈值增大)，研究区中风险区面积逐渐增大，高～极高风险区面积先增大后降低。受试者特征曲线(ROC)验证结果表明，使用G2组(流量阈值5 000)划分得到的流域单元模型评估效果更好，AUC值为0。895，高易发区、极高易发区面积占全区约34。1%。八个评价因子中，冻融侵蚀强度(DR)、地形特征指数(TCI)和平面曲率(Pl_cv)是泥石流易发程度贡献率较大的三个因子。考虑冻融侵蚀型物源和地形水文因子建立的泥石流易发性评价模型，为冻融侵蚀现象明显的藏东地区泥石流易发性评价提供了新的方法和思路，对指导地方防灾减灾具有重要实践意义。

    泥石流易发性评价冻融侵蚀强度地形水文因子加权信息量法藏东贡觉地区

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    地球工程国际研究发展态势及现状——以冰川保护为例

    谢宜达孙平安然王飞腾赵鹏...
    52-64页
    查看更多>>摘要：地球工程作为应对气候变化的潜在备选方案，旨在控制全球变暖速率，抵消人为因素对气候变化的影响。本文基于文献计量学，从发文量、国际合作、高频词等角度系统分析了国际地球工程领域科技前沿的发展态势。近年来，地球工程领域的科学研究整体呈增长趋势，中美英等国在该领域处于世界领先地位，具有较强的科研水平。现阶段的地球工程研究主要停留在模型模拟及评估阶段，大部分研究缺乏实测和分析数据，且地球工程方法技术可能对自然环境和社会存在威胁。太阳辐射管理技术会对全球和区域气候模式存在潜在威胁，而二氧化碳移除技术的问题主要是其可能的意外环境后果，以及对地球气候系统长期影响的不确定性。此外，冰川地球工程正逐渐成为冰冻圈学科和全球变化领域新兴的研究方向，已借助地球工程原理，在极地冰盖和少数山地冰川开展应用研究，但大多是数值模拟和方案设计，少数进行了实地试验。在未来，地球工程研究重点依赖于针对实验工作的资金技术支持，以期改进建模和为技术分析提供实测和理论基础数据，促使地球工程脱离现有的模型模拟阶段，开展大规模商业化示范。地球工程发展需要伦理道德规范，结合我国能源转型战略，有可能基于国际跨学科合作开发和部署以保护环境和改善人类福祉。

    地球工程发展态势冰川文献计量学

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    基于MODIS积雪覆盖度数据的青藏高原两套被动微波雪深产品降尺度对比研究

    徐帆张彦丽李克恭
    65-76页
    查看更多>>摘要：积雪深度(雪深)是流域水量平衡、融雪径流模拟等模型的重要输入参数，被动微波雪深遥感产品被广泛用于雪深监测。然而，由于山区积雪时空异质性强，这些空间分辨率较粗的雪深产品受到极大限制。本研究基于MODIS积雪覆盖度数据，根据经验融合规则以及积雪衰退曲线对"中国雪深长时间序列数据集"的两套雪深产品(由SMMR、SSMI和SSMI/S反演的称为Che_SSMI/S产品;由AMSR-2反演称为Che_AMSR2产品)进行空间降尺度，最终获得青藏高原500 m降尺度雪深数据(Che_SSMI/S_NSD和Che_AMSR2_NSD)。利用6景Landsat-8影像对两套降尺度雪深数据进行对比分析，结果发现两套降尺度数据与Landsat-8影像积雪空间分布吻合度均较高。与29个气象站点雪深数据相比，Che_AMSR2_NSD与实测雪深更为接近，相关系数(R)达到0。72，均方根误差(RMSE)为3。21 cm;而Che_SSMI/S_NSD精度较低(R=0。67，RMSE=4。44 cm)，可能是由于采用不同传感器亮温数据的两套原始雪深产品精度不同所致。除此之外，实验表明被动微波雪深产品降尺度精度还受积雪深度、积雪期等因素的影响。当积雪深度小于10 cm且在积雪稳定期时，两套雪深产品降尺度精度均最高;当积雪深度大于30 cm且在积雪消融期时，两套雪深产品降尺度精度均最低。通过对比两套降尺度雪深产品，有助于全面地了解青藏高原雪深时空分布变化及其应用提供数据支持。

    积雪深度被动微波遥感积雪覆盖度降尺度算法

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    基于FT-ICR MS表征达古冰川冬春季节表层雪中DOM分子组成变化

    冯琳刘艳梅马兴刚徐建中...
    77-88页
    查看更多>>摘要：分析冰川中溶解性有机质(dissolved organic matter，DOM)的迁移转化特征是评估冰川消融对下游生态环境效应的重要依据，但冰川表层雪中DOM在冬春季节的迁移转化特征尚不明确。本文以达古冰川冬春季节表层雪和春季冰川径流为研究对象，使用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)对表层雪和径流中DOM进行分子层次表征。结果显示:达古冰川冬春季节表层雪中DOM化学组成非常丰富，主要包括脂类、多肽类、不饱和烃类，还含有少量的酚类、多环芳烃类和糖类，来源包括微生物活动和陆源性输入。春季径流中DOM的主要来源是陆源性输入，受人类活动影响较大。分析不同季节表层雪DOM的分子组成变化，发现冬季低温环境有利于表层雪中脂类、多肽类和含S类DOM分子的富集，春季气温升高则有利于表层雪中多肽类、不饱和烃类和含N类DOM分子的富集。比较春季径流和表雪中DOM的分子组成变化，发现径流中杂原子类DOM含量降低，微生物来源的脂类和多肽类DOM含量降低，陆源性的酚类和多环芳烃类含量显著增加，说明径流中DOM的生物活性降低而光反应活性增加。因此随着冰川持续消融大量的冰川融水将DOM带入下游水环境，在微生物活动和光反应过程的共同作用下增加温室气体CO2的排放，增强温室效应。

    达古冰川表层雪溶解性有机质傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR-MS)

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    高寒山区季节冻土冻融特征参数变化及其影响因素——以天山南坡为例

    施发祥秦甲韩添丁崔峻豪...
    89-100页
    查看更多>>摘要：季节冻土在高寒山区广泛分布，其冻融过程会对水文水资源和生态环境产生深刻影响。研究气候变化背景下高寒山区季节冻土冻融特征参数变化及影响机理，可为高寒山区水资源管理和生态保护提供科学依据。本文选择天山南坡作为研究区，基于13个气象站点1958年以来季节冻土冻融参数(最大冻深、冻结期、始冻日、解冻日)、气温、地表温度、降雨和积雪等数据，使用空间分析和多元线性回归统计等方法对冻融参数的时空变化特征进行分析，量化不同气候因素对季节冻土冻融变化的影响权重。结果表明，季节冻土最大冻深在(48。5±11。4)～(96。8±8。5)cm之间，冻结天数在(102±10)～(141±14)d之间，多年平均始冻日在11月7日至19日之间，多年平均解冻日在3月1日至28日之间。1950年代至2010年代期间，始冻日逐渐推迟，解冻日逐渐提前，冻结天数缩短。空间分布上，最大冻深有"海拔高，最大冻深大"的规律;空间变化趋势上，最大冻深在研究区中部显著增加;冻结天数在研究区内大范围显著缩短。季节冻土冻融变化与气温相关性最强，温度(气温和地表温度)是季节冻土冻融变化的主导因子。定量评价发现，气温影响占比(24。1±3。6)%，地表温度影响占比(12。1±3。1)%，降雨影响占比(9。6±1。7)%，积雪影响占比(5。1±1。5)%。

    季节冻土最大冻深冻结期时空变化天山南坡

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    塑性状态对冻结原状黏性土的抗拉与抗压特性影响研究

    贾寒杨明张淑娟白瑞强...
    101-110页
    查看更多>>摘要：基于现场详勘,以三亚某河口通道工程推荐采用管幕冻结法施工为背景,考虑到不同塑性状态黏性土分布深度的不确定性,采用径向劈裂试验和单/三轴压缩测试,系统地研究了冻结原状流塑状、硬塑状黏土及可塑状粉质黏土的抗拉与抗压特性.结果表明,无论是拉伸还是压缩应力-应变行为,三种冻结土体的弱应变硬化和弱应变软化行为都可采用偏差应力与轴向应变的双曲线型修正表达式描述,而强应变软化行为可用二次抛物线模型描述.同一负温下,流塑状黏土的抗拉能力最弱,抗变形能力最强;可塑状粉质黏土次之;硬塑状黏土的抗拉能力最强,抗变形能力最弱.三种冻结原状土体的初始切线模量分布范围基本满足可塑状粉质黏土>流塑状黏土>硬塑状黏土,它们的抗剪强度特性都可用线性摩尔-库伦准则描述.三种冻结土体的黏聚力和内摩擦角基本随温度的降低而增大;同一温度下,流塑状黏土的黏聚力最小,可塑状粉质黏土与硬塑状黏土的黏聚力大小接近,而内摩擦角则表现为:硬塑状黏土>流塑状黏土>可塑状粉质黏土.

    冻结原状黏性土人工冻结抗拉特性抗压特性

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    超低温混凝土力学性能与抗冻融耐久性研究进展

    胡金泉裴万胜王冲陈诤...
    111-125页
    查看更多>>摘要：随着天然气等清洁能源需求的快速增长，液化天然气(LNG)安全存储已成为所面临的一个重要挑战。混凝土由于其良好的力学特性，是目前LNG存储结构的一种重要工程材料。近年来，LNG产业快速发展也推动了混凝土超低温性能的相关研究。在超低温环境下混凝土的性能与常温环境下存在很大差异。现有研究表明，超低温环境下混凝土的抗压、抗拉强度与弹性模量显著增强，学者们根据试验结果给出了不同的性能预测公式，并结合孔隙水-冰相变过程解释了其性能增强的机理。超低温冻融循环试验结果表明，混凝土超低温抗冻融耐久性较差，仅几个冻融循环后力学性能就显著降低。现有的常规冻融试验手段不满足超低温冻融条件，尚缺乏专门针对超低温冻融条件下混凝土性能测试与评价的规范标准。此外，目前相关成果由于试验仪器与测试过程的差异而难以相互参考。因此，亟需系统总结现有超低温冻融条件下混凝土性能试验结果，完善特殊条件下混凝土试验相关规范，并通过大量试验数据的深入分析，助力超低温混凝土研究水平的发展。为此，本文全面总结分析了目前国内外在混凝土超低温试验平台、超低温力学性能、超低温冻融破坏机理与抗冻融耐久性提升方面的研究进展，并结合对现状的认识和思考，提出了未来超低温混凝土的研究方向，旨在为超低温混凝土试验研究提供参考。

    混凝土超低温冻融循环力学性能劣化机理

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