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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

    渗流作用下粗粒土冻结壁交圈规律及预测模型探索

    刘爽李晓康李旭聂雯...
    247-259页
    查看更多>>摘要：由于渗流作用下的冻结壁发育规律不明等原因,部分冻结法施工工程依靠人工经验,缺乏科学的预测模型,与精准化设计和控制还有很长的距离.为探索渗流作用下冻结法施工中粗粒土层冻结壁的演化规律,本文首先建立冻结法施工数值模型,并通过室内模型试验反演验证所建立模型的有效性和适用性.之后,考虑渗流速度、冻结管间距、环境温度、含水率和导热系数等五个因素,开展冻结壁形成正交数值试验,确定冻结壁交圈时间和厚度的主控因素.最后,通过数值模拟研究主控因素作用下冻结壁的发育和演化规律.基于结果建立临界流速、冻结壁厚度、冻结壁交圈时间的预测模型,给出冻结法施工参数的选择方案.结果表明,建立的冻土水热相变耦合模型可有效模拟渗流条件下土体冻结过程,能够满足冻结壁发育过程计算分析的需要.基于正交数值试验结果发现,渗流速度对冻结壁厚度和交圈时间的贡献百分比分别为78%和52%,是影响冻结壁能否交圈和最终厚度的主控因素.当渗流速度超过一定阈值时,冻结壁无法交圈.本文将这一阈值定义为冻结法施工中的临界流速.当冻结壁能够交圈,其最终形成的冻结壁厚度也主要由渗流速度决定,二者呈负指数函数关系.冻结管间距对冻结壁最终厚度影响不大,但是对冻结壁交圈时间影响较大,它们之间存在负指数函数关系.本文给出了0～6 m·d-1条件下的临界流速、冻结壁厚度、冻结壁交圈时间计算模型,它们可为粗粒土地层的冻结法施工参数选择和施工工艺设计提供理论指导.

    人工冻结粗粒土温度场数值模拟水热耦合

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    湿空气对开放块石层湿热特性影响的试验研究

    侯彦东梁澍豪雷文远周凤玺...
    260-271页
    查看更多>>摘要：青藏高原暖湿化趋势日益加剧,空气中的水汽质量分数随季节变化差异较大致使空气物性参数、焓值等产生变化,可能会间接影响块石路基的换热过程.本文基于模型试验及空气热力学理论,对等压条件下干、湿空气中块石层内湿热特性进行了分析.结果表明:在等压条件下干、湿空气温差与水汽质量分数呈正相关关系,且水汽质量分数变化速率低于温差变化速率8%.基于地表能量平衡方法计算了考虑水汽影响的块石表层感热通量,发现两种空气条件下的感热通量差值与水汽质量分数也呈正相关关系,此时水汽质量分数变化速率高于感热通量差值变化速率9.8%.日出后干、湿空气与深层块石的对流换热差值主要受空气相对湿度控制,日落后由于干、湿空气温差较大则受空气温差影响.水汽质量分数较低时,干、湿空气焓值差变化速率高于水汽质量分数变化率约87%,焓值差变化率高于水汽质量分数变化率约21%,该现象随着水汽质量分数下降而愈加明显.研究结果对于评价和预测湿空气条件下块石结构路基的长期热稳定性具有重要工程意义.

    块石路基湿热特性模型试验焓值感热通量

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    察达沟谷冰碛土冻结深度与冻胀变形影响因素正交试验研究

    顾相涛岳祖润胡田飞仝伟华...
    272-283页
    查看更多>>摘要：中国西藏察达沟谷内存在有大量冰碛土,随着西部大开发的进行,该地区将有众多基础性工程建设于该冰碛层冻土地基上.为探究该地区冰碛土冻结深度和冻胀变形的影响因素,通过正交设计,在室内开展开放系统下多因素多水平单向冻结试验,研究了开放系统单向冻结下各因素对冰碛土冻结深度和冻胀变形的影响及显著性大小,同时对冻结后土体不同高度水分重分布进行分析,并给出冻结深度和冻胀变形的多元回归方程.研究表明:对冻结深度和冻胀变形影响最为显著的因素分别是冻结端温度和初始体积含水率.各因素对冻结深度显著性影响大小排序为:冻结端温度>冻结时间>冻结端降温速率>初始体积含水率>压实度;对冻胀变形影响大小排序为:初始体积含水率>冻结端温度>压实度>冻结时间>冻结端降温速率;当冷端温度低、冻结时间长时,冻结锋面上方3～8 cm处存在冻结缘,此处为水分迁移和水冰相变的关键区域,会作为蓄水带进一步加剧土体的冻胀;根据正交试验结果,建立了可有效预测该地区冰碛土在多因素影响下的冻结深度和冻胀变形的多元回归方程.研究结果对相关地区冰碛土工程安全性评价与防冻害设计具有一定参考价值.

    开放系统单向冻结冻结深度冻胀变形正交试验

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    中国降水再循环率对全球变暖的响应

    黄必城雍佳桦吴丹吴永萍...
    284-297页
    查看更多>>摘要：中国地域广阔,涵盖了多种气候类型和地形特征,这为降水再循环过程提供了复杂的环境条件,使得在研究降水再循环率特征时难以对区域进行划分和比较.本文利用优化后的降水再循环率评估模型计算中国地区降水再循环率,研究了中国地区降水再循环率的变化特征及其对全球变暖的响应.结果表明,1979-2020年,中国降水再循环率具有明显的区域和季节性差异,其中青藏高原的再循环率最高,降水再循环率的大值区和线性增长的区域主要位于非季风区的内陆湿润地区;但在干旱半干旱的西北地区东部,降水再循环率整体偏低的情况下,其线性趋势增加非常显著.通过经验正交函数(EOF)分解的结果发现,降水再循环率的第一模态在2000年之前以负位相为主,而2000年之后以正位相为主,且从九年滑动平均来看降水再循环率呈先增加再减少的趋势.本研究依据降水再循环率的大小和气候倾向率的正负,将中国分出四类降水再循环率区域:降水再循环率较大且呈上升趋势(Ⅰ类),降水再循环率较大且呈下降趋势(Ⅱ类),降水再循环率较小且呈上升趋势(Ⅲ类),降水再循环率较小且呈下降趋势(Ⅳ类),并在四类区域中筛选出八个典型区域来研究降水再循环率对全球变暖的响应.在Ⅰ类和Ⅱ类区域的典型区域中的降水主要受到本地蒸发的影响,在Ⅲ类和Ⅳ类区域的典型区域中,降水与外来水汽输送之间的关系更为密切.在同一类型区域中内外循环各变量对全球变暖的响应值不同,蒸发量和水汽通量散度的变化会影响降水平流贡献和局地蒸发贡献对全球变暖的响应强弱.研究中国不同类型区域内外循环变量对全球变暖响应差异,有助于深化对气候变化影响的认识,为制定相应的气候适应策略提供科学依据.

    降水降水再循环率(PRR)全球变暖典型区域

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    基于文献计量的寒区流域地下水研究态势分析

    常启昕杨泽森李凡贺笙哲...
    298-311页
    查看更多>>摘要：气候变化是贯穿整个寒区地下水研究领域中重要的影响因素,对寒区流域水文过程、生态环境、工程地质和水文地质条件的影响已引起诸多学者的关注,截至2022年底该研究领域已呈现出纷繁复杂的现象.为了厘清该领域的研究态势,基于中文库(中国知网)和外文库(Web of Science和Science Direct)的文献数据,分别利用文献计量软件CiteSpace和VOSviewer、网络分析工具SCImago Graphica和Pajek,以及数据分析软件OriginPro对该领域的作者文龄、发文量、科研机构、国家地区以及关键词进行统计分析,在此基础上筛选出60篇具有代表性论文,结合ArcGIS软件所投影的研究区位置,进一步归纳与总结其研究趋势.研究表明作者文龄结构均为增长型,年发文量均呈上升趋势,而后者的作者、各个科研机构和欧美国家之间合作关系更为紧密,且美国、中国和加拿大主导该领域的研究.前者的研究热点相对局限,近年来多致力于多年冻土区冻融循环作用影响下的地下水动态对气候变化的响应研究;后者的研究热点分别从地下水、气候变化、多年冻土三个主题展开:(1)采用数值模拟、同位素和水化学示踪手段研究地下水的年龄、水均衡、水分来源和流动路径;(2)水文输入变化对地下水的补给、径流和排泄过程的影响;(3)研究高纬度寒区多年冻土消融与退化、溶解性有机碳释放与迁移、冻土地貌形成与地下水之间的联系.未来应从不同含水层地下水动态特征及其对气候变化的响应机制、冻土退化影响下含水层系统与地下水的相互作用、冻土区有机碳释放与迁移机制,以及非连续冻土区地下水与地表水的交互作用四个方向继续展开研究,并建议在高海拔山区含水层类型与水力特征,以及高纬度低海拔寒区工程地质和生态环境方面的薄弱环节上加强和完善.

    寒区地下水文献计量气候变化态势分析

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    青藏高原风火山流域多年冻土活动层土壤水分入渗特征及变化分析

    刘健翁学礼常娟张方园...
    312-324页
    查看更多>>摘要：坡向和坡位是影响坡面活动层土壤水分入渗的重要因素,然而当前对多年冻土区活动层土壤冻融循环影响下不同坡向、坡位土壤水分入渗特征的研究甚少.本文设置了不同时空条件的野外试验点,更加系统地分析了青藏高原多年冻土区活动层土壤水分入渗过程的时空差异性.选取青藏高原腹地风火山流域高寒草甸坡面活动层土壤为试验地,分别在不同的坡向(阳坡、阴坡)和坡位(坡顶、坡中)设置观测点,分析活动层土壤在完全融化期(7-8月)和开始冻结期(9-10月)坡面水分的入渗特征及其时空差异性,评估不同入渗模型在研究区的适用性.结果表明,多年冻土区坡面活动层土壤水分入渗特征具有较强的时空差异性.土壤水分入渗过程可以分为入渗瞬变阶段(0～30 min)、入渗渐变阶段(30～100 min)、入渗稳定阶段(>100 min)三个阶段,入渗速率的大小整体表现为阳坡>阴坡,坡顶>坡中,完全融化期>开始冻结期,瞬变阶段>渐变阶段>稳定阶段.五种模型对入渗过程的模拟结果显示,Horton模型对青藏高原多年冻土区土壤水分入渗过程的模拟效果最佳,而通用经验模型和蒋定生公式对入渗的拟合曲线和统计参数几乎完全相同,但模型表达式不同.本文研究结果可为不同时空条件下的陆地水文过程模型参数化提供数据支持.

    多年冻土活动层土壤水分土壤入渗入渗模型

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    基于冰冻圈背景的中国西部五省(区)旅游生态效率测度及其影响因素分析

    吴玉彬何非洋王永瑜石福安...
    325-334页
    查看更多>>摘要：中国西部五省(区)旅游生态效率的提升,既关乎旅游业自身高质量发展,又关乎西部生态保护与绿色可持续发展.本文以冰冻圈旅游分析为背景,基于碳排放约束视角,从投入、期望产出、非期望产出三个环节构建西部五省(区)旅游生态效率测算框架.在此基础上,采用超效率SBM(slack-based measure)模型对2013-2021年西部五省(区)旅游生态效率展开测度,并采用灰色关联度模型揭示其影响因素.结果表明:(1)西部五省(区)整体旅游生态效率水平不高,其中,甘肃旅游生态效率较高,高于西部五省(区)整体平均水平.(2)2013-2021年期间,西部五省(区)整体旅游生态效率呈增长态势,其中,西藏增速最为显著.(3)经济发展水平、基础设施、碳排放结构、冰冻圈禀赋与环境规制是旅游生态效率的主要影响因素.其中,冰冻圈环境对其他因素具有明显的限制作用.随着冰冻圈工程服役的提升,西部地区旅游流、物流、资金流将显著提升,冰冻圈禀赋将从以往的限制因素逐步转变为经济优势.通过提升冰冻圈旅游效率,将有力助推和提升冬春季西部五省(区)的旅游生态效率.

    冰冻圈旅游生态效率超效率SBM模型灰色关联度模型

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    基于无人机正射影像的玉龙雪山白水河1号冰川末端冰裂隙提取

    罗重鑫季青庞小平杨元德...
    335-346页
    查看更多>>摘要：冰川是冰冻圈的重要部分,对局地乃至全球气候变化响应敏感.冰裂隙作为冰川表面上显著的特征,对于认识冰川的状态、稳定性以及内部应力有着重要的作用.针对冰川冰裂隙高精度快速识别提取问题,本文以玉龙雪山白水河1号冰川为研究对象,使用无人机航拍获取的0.12 m分辨率的正射影像,应用U-Net深度学习网络开展白水河1号冰川的冰裂隙的智能提取研究.使用U-Net网络提取冰裂隙的精度高于传统的Canny算子以及SVM算法,总体精度可高达93%,且U-Net网络泛化能力强.提取结果表明,白水河1号冰川冰裂隙主要为横向裂隙,伸展裂隙以及雁行裂隙,呈现随海拔降低,冰裂隙逐渐由横向裂隙变化为伸展裂隙的趋势,通过不同时期提取结果对比,发现冰裂隙数量和平均长度均有增加.基于无人机影像和深度学习方法的冰裂隙智能提取研究,可为监测冰川变化及其与气候变化的关系提供技术支撑.

    冰裂隙无人机影像U-Net白水河1号冰川

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    表碛覆盖型冰川参数提取方法研究进展

    周卫永许民韩惠韩海东...
    347-362页
    查看更多>>摘要：表碛的存在影响了大气与冰川间的能量传输过程,一方面,促进了冰面湖(塘)、冰崖的发育;另一方面,改变了冰川的消融过程和水文模式.利用表碛各项属性和物理参数模型化气候-表碛-冰川间的相互作用和反馈过程能够正确认识表碛覆盖型冰川变化的过程和机理,有助于准确估算和预测冰川物质平衡,进而判断冰川未来演变趋势.本文系统总结和对比了识别表碛范围、提取冰川流速以及获取表碛物理参数的各种技术手段,介绍了表碛覆盖影响下冰川消融模型的原理和应用情况,同时还对这些方法或模型的局限性和发展趋势进行了讨论.表碛覆盖型冰川所处山区地形起伏大、地表变化复杂,为遥感方法识别表碛范围和提取冰川流速带来了诸多困难,如现有表碛识别方法仍无法克服固有干扰因素的影响,而流速提取方法需具备较强抗干扰能力,且配对影像时间基线需尽可能短.当前表碛覆盖型冰川相关研究中关键参数、数据存在大量空缺的状况有望在将来得到改善,冰川动力学过程和表碛动态变化的模型描述将更为精细,冰川物质平衡、径流量等指标的评估和预测也将更为真实准确.

    表碛覆盖型冰川表碛参数提取冰川流速提取冰川物质平衡能量平衡模型

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    过去66 Ma以来大气CO2变化趋势

    易童李向应苏昊海邓春燕...
    363-366页
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