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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

    基于延时摄影监测冰川表面运动过程的研究

    秦彩霞刘时银吴坤鹏高永鹏...
    833-845页
    查看更多>>摘要：延时摄影因可靠、高效和低成本的优势,在冰川监测中应用广泛,特别是对于获取冰川表面连续变化信息而言.本文基于2020年3月—2021年9月物候相机拍摄的梅里雪山明永冰川末端照片及多期无人机影像,利用地面摄影测量技术和互相关算法,提取了日尺度冰川表面运动速度.结果表明:通过物候图像获取的冰川表面运动速度分辨率高,从海拔2880～3150 m a.s.l.,冰川总位移介于(129.38±7.76)～(669.95±247.88)m,年均表面运动速度达(79.14±4.74)～(412.86±152.75)m·a-1,呈从中间向两侧减缓的空间分布特征.冰川表面运动速度随季节变化,夏季流速[(0.13±0.06)～(1.99±0.37)m·d-1]快于冬季流速[(0.07±0.06)～(1.35±0.37)m·d-1].与冬季流速相比,夏季流速受降水和气温升高的影响不稳定.根据流速分离结果,明永冰川末端底部全年处于融化或压融状态,底部滑动对冰川表面运动速度的贡献介于76%～93%.冬季底部滑动占表面流速高达82%,夏季底部滑动对冰川运动起绝对主导作用.本文采用的技术为进一步研究季风海洋型冰川的运动机制提供了参考方案.

    物候相机无人机冰川运动速度底部滑动明永冰川

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    1979-2016年青藏高原水汽收支的气候变化特征及其成因

    齐冬梅李跃清周长艳陈超...
    846-864页
    查看更多>>摘要：利用1979-2016年ERA-Interim的月平均再分析资料,通过统计分析、诊断研究等方法,分析了青藏高原水汽收支的气候变化特征及其成因.结果表明:青藏高原水汽四个季节均是从南、西、北边界流入高原,从东边界流出高原;青藏高原春、夏、秋季都表现为一个明显的水汽汇,夏季是高原水汽输送最活跃的季节,而冬季水汽从高原向外输出;高原东部(南部)水汽输送和收支量远大于高原西部(北部).青藏高原年和夏季有逐渐变湿的趋势,主要是由于东边界水汽流出量的显著减少;高原东、西部的水汽净收入均呈增加趋势,高原西部的增幅明显大于高原东部;东边界水汽流出量的减少是高原东部水汽净收入增加的原因,而南边界水汽流入量的明显增加是高原西部水汽净收入增加的原因;高原北部水汽收支的年际变化比高原南部更明显,高原北部有明显增湿的趋势,而高原南部增湿趋势不明显.夏季青藏高原南边界水汽收支变化主要受青藏高原以南、以东的季风控制区偏南风水汽输送的影响,与西太副高的变化也有密切联系.西边界水汽收支的变化主要受中纬度西风带水汽输送的影响,北边界水汽收支的变化主要受到"丝绸之路"遥相关波列的影响,东边界的水汽输出偏少与高原地区东北侧至贝加尔湖附近上空的反气旋异常和华南地区上空的气旋异常有关.

    青藏高原水汽收支环流异常物理机制

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    近相变区细砂土导热系数试验及预测模型研究

    刘志云张亚星崔福庆袁堃...
    865-875页
    查看更多>>摘要：近相变区冻土导热系数是影响寒区岩土工程热稳定性的关键物性参数,针对该温度区间冻土导热系数难以精确测量的问题,提出了一种稳态热流计法试验获得导热系数、量子粒子群寻优算法近似回归定性温度的近相变区冻土导热系数测试方法,采用核磁共振技术对细砂土近相变区未冻水含量进行测试并探究了其与导热系数的关系,分析了负温区细砂土导热系数的分布特征和参数影响规律,建立了不同温度区间的导热系数预测模型.结果表明:负温区细砂土未冻水含量变化曲线与其导热系数呈现出极为相似的变化规律,温度-导热系数曲线可划分为-3.2℃为界的近相变区和稳定相变区;冻结细砂土导热系数的增幅区间主要发生在近相变区,增长幅度约占整个负温区导热系数总增幅的50%,且随温度降低,导热系数的增幅逐渐减小;预测模型平均相对误差为4.14%,±10%误差内占比为94.7%,稳定相变区确定系数R2为0.892,近相变区确定系数R2为0.883,证明了该模型具有较好的准确性.研究成果可为寒区工程温度场的计算与分析提供基础参数,亦可为寒区重大基础设施精细化设计和冻土风险精细化防控提供数据支持.

    细砂土近相变区导热系数稳态热流计法预测模型

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    甘新城市大气挥发性有机物和颗粒物的污染特征及健康风险评估

    周茜李忠勤牟翠翠王飞腾...
    876-892页
    查看更多>>摘要：基于质子转移反应质谱仪(PTR-MS)和颗粒物(PM)采集和分析技术,对我国西北甘肃省和新疆维吾尔自治区(甘新地区)十三个城市大气中的挥发性有机物(VOCs)、PM(PM10、PM2.5和PM1)及其组分(水溶性无机离子、碳质气溶胶和无机元素)进行了采样分析,阐明了甘新地区城市大气中VOCs和PM的污染特征和健康风险.研究表明:污染特征分析表明平均总VOCs(TVOCs)浓度为(41.84±7.56)ppbv(ppbv为十亿分之一的体积混合比),氧化性VOCs(OVOCs)是VOCs的重要组分,VOCs组分总浓度高于国内外其他城市,主要为甲醇的浓度较高,而芳香烃则低于其他城市.PM10、PM2.5和PM1的平均浓度分别为(139.39±32.63)μg·m-3、(77.66±25.39)μg·m-3 和(44.76±17.59)μg·m-3,水溶性无机离子(WSIIs)是该地区PM的重要组分.健康风险评估表明该地区VOCs的非致癌风险显著,致癌风险处于可接受水平;PM中重金属的非致癌风险和致癌风险均显著.乙醛的非致癌风险和萘的致癌风险较高,Mn的非致癌风险和As的致癌风险较高,因此应加强乙醛、萘、Mn和As元素的管控,以减少大气污染对人体健康的危害.

    挥发性有机物颗粒物西北地区污染特征健康风险评估

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    基于多种机器学习及其堆叠式集成方法的月尺度北极海冰预测研究

    岳瀚栋窦挺峰李润奎丁明虎...
    893-901页
    查看更多>>摘要：北极海冰范围退缩已对区域和全球气候变化、北极通航性乃至地缘政治格局产生了深远影响,开展北极海冰预测具有重要意义.本文使用美国冰雪数据中心(NSIDC)发布的海冰密集度、海冰冰龄遥感资料以及ERA5再分析资料,结合前人研究和海气耦合模式结果选择预测参量方案,开展了月尺度的海冰冰情预测.比较了支持向量机(SVR)、深度森林(DF)、LightGBM(LGB)、XGBoost(XGB)和CatBoost(CAT)等5种机器学习算法和以树模型LGB、XGB和CAT作为基模型,以贝叶斯回归、岭回归、套索回归和深度森林作为元模型的4种堆叠式集成学习模型,以及深度神经网络(DNN)、卷积神经网络(CNN)、时空卷积网络(ConvLSTM)3种深度学习模型在2000年测试集上对海冰范围和密集度空间分布的预测效果.结果表明:在海冰密集度预测中,ConvLSTM表现最优,套索堆叠集成学习模型预测效果次之.集成学习模型相较于三种单一树模型在预测效果上有约1%～4%的提升.在海冰范围预测中,堆叠式集成学习模型的预测效果最好.本研究为开展机器学习海冰预测奠定了重要基础.

    海冰预测机器学习北极海冰范围海冰密集度

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    CLM5.0对阿拉斯加多年冻土区土壤温度和碳循环模拟的适用性评估

    闫旭春吴晓东吕雅琼吴通华...
    902-914页
    查看更多>>摘要：气候变暖对北极多年冻土和植被产生了重要的影响.CLM(Community Land Model)是应用最广泛的陆面过程模式之一,但其中复杂的边界条件和参数化过程导致模式模拟结果存在一定的不确定性.本研究评估了CLM5.0对阿拉斯加多年冻土区表层土壤温度和碳循环的模拟能力,结果表明,CLM5.0可以捕捉到表层土壤温度的季节变化.在苔原和针叶林站点,CLM5.0在日尺度和月尺度都可以很好地模拟出总初级生产力(GPP)随时间的变化,但对净生态系统碳交换(NEE)的模拟结果存在一定的不确定性.CLM5.0可以较为合理地模拟高纬度多年冻土区的土壤温度季节变化,在未来的研究中可能还需要从结构、参数化方案等过程进行改进,从而进一步提升高纬度多年冻土区碳循环的模拟精度.

    CLM5.0阿拉斯加土壤温度碳循环多年冻土

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    青藏高原多年冻土区不同海拔土壤含水量对气候变化的响应——基于ELM模型

    张方园常娟刘健孙文军...
    915-929页
    查看更多>>摘要：多年冻土区活动层是地表水和地下水相互转化中十分重要的交换通道,活动层土壤含水量是多年冻土区水文循环中重要的组成部分,其动态变化与寒区生态环境密切相关.在气候变化背景下,深入了解活动层土壤含水量的动态变化特征具有重要意义.本文利用ELM(Extreme Learning Machine)模型对青藏高原腹地不同海拔高度多年冻土区土壤含水量进行模拟分析,结果表明:与BP神经网络模型相比,二输入变量ELM模型的模拟精度更高;ELM模型模拟后1天土壤含水量的NSE值在0.69～0.87之间,其中坡下20 cm深度处模拟NSE取得最大值(0.87),并且模拟精度随着推后时间的增加有所提升,模拟后3天和后7天的NSE值分别在0.76～0.92和0.75～0.93之间;坡下各深度含水量的模拟效果优于坡上.在此基础上,通过设置不同的气候变化情景,研究土壤含水量在气候变化背景下的动态变化规律及响应特征.研究发现,升温导致冻结初期以及融化初期不同深度的土壤含水量均出现增大的趋势,在完全冻结期和完全融化期变化不明显.且随着气温增幅的加大,冻结初期以及融化初期的土壤含水量变化也逐渐增大,深层土壤含水量较浅层土壤含水量的增加更加显著.在降水增加的情景下,降水增加越大,土壤含水量的增加趋势越明显,但整体变化幅度较小;坡上各深度土壤含水量的增加主要发生在融化初期和完全融化期,坡下则主要集中在融化初期,相比于深层土壤,浅层土壤对降水增加的响应更加强烈.

    青藏高原气候变化不同海拔土壤含水量ELM模型

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    青藏高原纳木错异常高湖面重建工作研究进展与展望

    王琨莹冯金良裴乐乐胡海平...
    930-939页
    查看更多>>摘要：青藏高原的许多湖泊发育有湖岸线、侵蚀阶地和高湖面沉积物,这些地貌和沉积单元是反映地质历史时期湖面变化的直接地貌和岩性证据.它们不仅反映了湖泊水文变化历史,还可作为揭示区域乃至全球环境变化的重要载体.在青藏高原众多湖泊中,纳木错最具典型性和代表性.纳木错湖岸最高古湖相沉积物位于现代湖面之上约150 m,高出当今溢流垭口约123 m.至今,有关纳木错异常高湖面的发育时代、湖侵-湖退过程、异常高湖面的形成机制、与其他湖泊之间的水文联系等科学问题仍不清楚或存在很大争议.本文以纳木错异常高湖面的特征、时代、期次和成因问题为主题,综述了一个多世纪以来国内外学者对纳木错湖面变化重建的研究成果,尤其对目前纳木错古湖面重建研究中存在的问题进行了总结,并对未来的工作重点进行了展望.此外,基于初步的调查结果,认为纳木错高湖面沉积可能形成于全新世中晚期,并指示了一次湖侵-湖退过程.南支槽的异常振荡及其导致的冬半年降水增加可能是引起湖面变化的主要驱动因素.

    青藏高原纳木错湖岸地貌高湖面沉积湖面变化

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    基于土地利用变化的河西内陆河流域碳排放时空特征

    王飞韩君
    940-952页
    查看更多>>摘要：土地利用变化是引起碳排放增加的重要原因之一.探索区域土地利用变化引起的碳排放量和碳排放效率问题,对于把握各土地利用类型的碳排放特征、制定土地利用减排策略具有重要意义.本研究以集中国生态系统重要性与脆弱性于一体的典型区域的河西内陆河流域为研究区,利用1985-2020年的土地利用现状遥感数据,通过土地利用动态变化模型、排放系数法深入分析了河西内陆河流域的土地利用变化及其引起的碳排放量和碳排放效率的时空变化特征.结果显示:(1)1985-2020年绿洲规模呈持续扩张趋势,与1985年相比,2020年的绿洲面积相对增加了13.17%;建设用地以单向转入为主,其余土地利用类型之间的双向转变频繁.(2)各土地利用类型的净碳排放量总体呈增加趋势,2020年净碳排放量(113.17×104 t)相对1985年(48.57×104 t)增加了1.33倍,净碳排放量与绿洲面积显著正相关,耕地和建设用地扩张引起的碳排放量是净碳排放量增加的主要原因.碳排放弹性系数整体呈增加趋势,由1990年的-1.83增至2020年的205.91.(3)1985-2020年的耕地和建设用地碳排放强度、绿洲碳排放强度均呈增加趋势,分别由1985年的32.17 t⋅km-2和5.09 t⋅km-2增至2020年的60.74 t⋅km-2和10.48 t⋅km-2,但绿洲碳排放强度增加速率小于耕地和建设用地,同期的绿洲碳吸收强度普遍呈递减趋势.(4)工业城市嘉峪关市、金昌市的多年平均绿洲碳排放强度最大,以灌溉农业为主的行政单元相对较低,以畜牧业为主的祁连县最低.本研究通过定量分析河西内陆河流域土地利用的碳排放量及其变化,有助于宏观把握河西内陆河流域土地利用的碳排放特征,对于寻找解决土地利用的减排方案、加强土地管理和推动土地利用的低碳发展模式提供了科学认识基础和决策参考.

    土地利用变化碳排放量碳排放强度时空变化河西内陆河流域

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    多年冻土退化对青藏铁路桥梁桩基础地震易损性的影响

    张益舶张熙胤刘有乾于生生...
    953-965页
    查看更多>>摘要：在青藏高原多年冻土退化趋势明显及地震活动频发的背景下,为研究多年冻土退化对青藏铁路桥梁桩基础地震易损性的影响,建立了桥梁桩基础-冻土相互作用有限元计算模型,并通过拟静力模型试验验证了模型的合理性.考虑多年冻土退化效应的影响,以桩基础曲率延性比为损伤指标,以地面峰值加速度PGA为地震动强度参数,并选取了符合场地特征的80条地震波,对不同多年冻土活动层厚度和轴压比下的原型桥梁桩基础进行了非线性地震损伤分析.拟静力试验和数值模拟结果表明:地震作用下桥梁桩基础顶部破坏严重,是整个桥墩-桩-土体系的薄弱部位;随着多年冻土活动层厚度的增加(退化程度加剧),周围土体对桩基础的约束减弱,桩身的最大曲率呈减小趋势,从而降低了地震作用下桥梁桩基础的破坏概率,但墩顶位移却有所增大,导致地震过程中落梁风险增加;而随着桥墩轴压比的增大,桩身最大曲率明显增加,多年冻土区桥梁桩基础的地震易损性显著增加.考虑到桥梁桩基础破坏后修复难度较高,因此多年冻土退化背景下青藏铁路桥梁抗震性能评估还需考虑高桥墩轴压比变化对桩基础地震易损性产生的不利影响.

    多年冻土退化桥梁桩基础地震易损性拟静力试验有限元分析

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