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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

    冻土强度特性及其主控因素综述

    刘勤龙李旭姚兆明吴永康...
    1092-1104页
    查看更多>>摘要：冻土强度是冻结法施工及冻土构筑物安全评估中的关键力学参数.然而,冻土强度特性十分复杂,受到环境温度、土体类型、含水量、应变速率等诸多因素的影响,目前还缺少统一的结论.鉴于此,文章对冻土强度的相关试验成果进行了全面回顾,并总结了各因素对冻土强度的影响规律及其作用机理.文献调研结果表明,冻土强度随温度的降低而增大,在工程常见温度范围内二者近似呈线性关系.温度降低所引起的冰强度增加和未冻水含量降低是冻土强度增大的主要原因;当温度低于一定阈值后(如-80℃),冻土强度达到最大值并不再变化.非饱和冻土的抗压强度随含水量的增加而增大,原因在于其饱冰度会随着含水量的增加而增加,使得土颗粒与冰晶体的黏结作用增强.对于饱和冻土,含水量的增加会导致冻土密实度降低,其强度随含水量的增加而降低.冻土抗拉强度与抗压强度具有较强的相关性,其压拉比随土体类型的不同存在较大差异,在3～12之间.整体来看,影响冻土强度的因素众多,目前的研究工作多基于单一影响因素,针对多种因素耦合作用、应变速率影响和抗拉强度的研究仍较少,相关工作有待进一步深入.

    冻土抗压强度抗拉强度温度含水量

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    基于微极理论的冻结砂土应变局部化数值模拟

    王冬勇邵博马玲齐吉琳...
    1105-1115页
    查看更多>>摘要：应变局部化问题是冻土材料破坏的前兆,目前相关研究还较为薄弱.在微极连续体理论框架下,通过考虑温度对相关模型参数的影响,建立了可以模拟冻土应变局部化问题的微极弹塑性数值框架.通过对冻结砂土平面应变试验进行数值分析,发现所建立的数值框架可实现对冻土剪切带产生、发展和形成的全过程模拟,且模拟获得的应力-应变曲线及剪切带破坏形态与试验结果吻合较好;进而探究了温度、端部约束及初始缺陷对剪切带发展规律的影响,发现温度对剪切带倾角和宽度影响较为显著,倾角随温度的降低而逐渐增大,宽度随温度的降低而逐渐加宽,具体剪切带的破坏形态和破坏位置需要综合考虑端部约束及初始缺陷的共同作用;通过对不同有限元网格条件下的冻土应变局部化进行分析,发现粗网格和细网格获得的模拟结果基本一致,说明所建立的数值框架可以基本克服网格依赖性问题.

    冻结砂土微极理论应变局部化平面应变数值模拟

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    冻融作用下岩石孔隙扩展演化特征研究

    宋勇军李晨婧毕冉张琨...
    1116-1127页
    查看更多>>摘要：为探究岩石在冻融循环作用下的裂隙演化特征,利用CT扫描技术,获取不同冻融次数岩石的三维图像,并通过孔隙网络模型参数进行定量表征,研究岩石随冻融循环的裂隙形貌演化过程,以及孔隙结构随冻融次数的变化.结果表明:完整岩石冻融微裂隙主要集中在岩石外围,呈环形片状;而裂隙岩石冻融产生的微裂隙主要存在于预制裂隙周围和岩桥区域,且分布范围更广.冻融循环作用后,完整与裂隙岩石的PNM中各类孔隙变化特征不一.前者孔隙数量减少,小孔占比逐渐减小,中大孔占比增大,孔隙分布位置较为均匀;后者孔隙数量增加,但中孔占比减小,大孔占比迅速增大且主要集中在岩心上下端面.在冻融过程中,岩石各类孔喉结构主要参数均呈增长趋势,裂隙岩石孔喉网络发育更剧烈,冻融结束后其最大喉道半径增长幅度约为完整岩石的2倍.在冻融前期,冻融循环作用主要促进岩石孔隙相互连通,后期主要表现为孔喉加速扩张,且裂隙岩石孔隙率增长速率均大于完整岩石.研究结果可为寒区岩体破坏机理及灾害防治提供参考.

    CT扫描冻融循环孔隙网络模型孔隙率

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    祁连山中段摆浪河21号冰川区微气象特征及降水的环流驱动研究

    孙雯璇杜文涛陈记祖蒋友严...
    1128-1141页
    查看更多>>摘要：山地冰川因具有高反照率、冰川风、逆温层及高值降水等特征而形成了独有的局地微气候,尤其是作为高值降水中心,对径流变化具有重要影响.本文基于祁连山中段北坡摆浪河21号冰川末端(海拔4350 m)2020年9月2日—2021年8月28日的气象观测资料,开展了微气象特征分析,与临近不同海拔、下垫面的同期降水以及祁连山典型冰川区降水进行了比较,并对最大降水事件过程开展环流成因分析.研究发现:摆浪河21号冰川区气温超过0℃的天数有84 d,集中在5-9月;冰川风盛行,不同于其他冰川区的山谷风循环;天气主要以多云为主;入射与反射短波辐射月最大值分别出现在5月和4月.摆浪河21号冰川降水主要集中在4-8月,降水频次和强度均随着云量的增加而增加.观测年最大降水事件(2021年7月25-27日)属于局地对流降水,中高纬西北-东南向水汽输送为降水区提供了大量水汽;低层辐合和高层辐散、层结不稳定造成了强烈的暖空气上升,加之降水区位于槽后脊前不断有冷空气输入,冷暖交汇促使降水发生.

    冰川微气象降水云量环流机制摆浪河21号冰川

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    前处理方法对积雪样品主要阳离子浓度的影响研究

    刘晓明于正良邬光剑杨一博...
    1142-1154页
    查看更多>>摘要：积雪作为大气固态降水过程的主要形式,是反映大气化学成分的良好媒介.然而,积雪样品在采集后的不同储存和处理方式可能会影响其原始信息的获取.本研究采集青藏高原腹地纳木错地区的积雪样品,使用不同前处理方法探究其对主要阳离子浓度的影响.结果表明:积雪样品融化后第3天及更长时间,使用不过滤的前处理方式会使测试结果明显偏离实际值.过滤操作能规避碳酸盐矿物溶解对Ca2+、Mg2+和Sr2+的富集,减少对大陆粉尘来源贡献的高估;对K+和Na+的影响则主要通过黏土矿物与水体间的离子交换实现,使得前者浓度降低、后者升高,从而可能低估生物质燃烧源的贡献、高估海盐输入.就不同孔径的滤膜而言,0.20 μm滤膜过滤效果优于0.45 μm滤膜.过滤后溶液的大部分离子在冷藏或常温存储的前10天变化较小(<10%).综上,本文建议积雪样品在融化后当天使用孔径为0.20 μm的滤膜过滤,滤后溶液存储方式可选择冷藏或常温保存,并在10天或更短时间内完成测试.

    青藏高原积雪阳离子浓度储存方式储存时间

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    联合SAR与光学遥感数据的山区积雪消融识别

    陈刚陈兴杰张彦丽
    1155-1167页
    查看更多>>摘要：积雪消融是气候变化和水资源管理的重要影响因素.本文联合Sentinel-1与Sentinel-2时序数据,提出了一种联合SAR与光学遥感数据的积雪消融识别方法.以祁连山区八宝河流域为研究区,利用ESTARFM时空数据融合模型得到与Sentinel-1同时相的Sentinel-2模拟数据,提取流域积雪覆盖范围;基于SAR多时相多极化变化检测算法提取湿雪;结合光学遥感与DEM数据对SAR提取的湿雪进行校正,最终获得八宝河流域消融期内18个时相干湿雪分布.利用GF-2影像和消融期的Sentinel-2影像分别对积雪和湿雪面积进行精度验证,结果表明该方法能够快速识别积雪消融时空变化,总体分类精度OA高达99%,Kappa系数高达0.86.同时,利用同一天早晚过境相差约12小时的升、降轨SAR数据对比分析了积雪消融变化特征.根据实验数据集分析表明,八宝河流域内干湿雪分布随时间剧烈变化,消融初期湿雪主要集中在河谷低海拔区域且消融速度快,随着气温的升高积雪消融至高海拔区域,而干雪主要分布在四周高海拔山区.且由于过境时间的差异,在整个消融期,降轨数据提取的湿雪面积小于升轨数据提取的湿雪面积.

    积雪消融ESTARFM时空数据融合Sentinel-1Sentinel-2

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    青藏高原不同土地覆盖类型下积雪面积判别算法优化

    谢佩瑶韩超欧阳志棋王晓艳...
    1168-1179页
    查看更多>>摘要：MODIS V006版本数据仅提供了归一化积雪指数(NDSI),而用户往往关心的是直观的积雪分类,包括积雪范围或积雪覆盖率.美国国家冰雪数据中心推荐全球积雪范围最佳的NDSI阈值为0.4,但是青藏高原地形复杂多样,积雪斑块化特征明显,单一阈值并不能精确地判识不同下垫面上的积雪.青藏高原被称为地球的第三极,是中国三大稳定积雪区之一,蕴藏了大量的淡水资源.随着全球气候变暖,青藏高原地区积雪融化时间提前,冰川融水增加,影响河流水量,造成洪涝灾害,进而影响人类正常生产生活,因此通过确定不同下垫面阈值,改善传统阈值的积雪高估低估现象,提高积雪识别精度,进而更准确地探究青藏高原积雪状况,显得尤为迫切.本文以青藏高原为研究对象,首先生成MODIS逐日无云NDSI序列并进行验证;其次对应站点雪深数据与NDSI序列,证实在下垫面为林地和非林地的区域,去云NDSI序列与站点雪深均有良好的对应关系,确定不同下垫面最优阈值范围;最后在最优阈值范围内通过混淆矩阵确定最优阈值.计算得出,林地NDSI=0.03时,总体精度最高为94.02%,在该NDSI之下,高估误差OE和低估误差UE分别为1.21%和4.60%;非林地NDSI=0.26时,总体精度OA最高为94.27%,在该NDSI之下,高估误差OE和低估误差UE分别为0.51%和5.03%.因此选取优化后林地阈值为NDSI=0.03,非林地阈值为NDSI=0.26.为避免地面常规观测资料尺度上的局限性,本文采用高精度的Landsat 8 OLI卫星数据识别结果,作为"真值"对优化后阈值的判别结果进行"像元—像元"级别的验证.在定量验证中,优化后 NDSI阈值对MOD10A1 V006积雪判别结果的总体精度OA为84.21%,高估误差OE为5.33%,低估误差UE为10.46%;传统阈值对MOD10A1 V006积雪判别结果的总体精度OA为82.86%,高估误差OE为1.48%,低估误差UE为15.66%.可以看出在定量验证中,优化后阈值的积雪判别精度更高.同时在定性验证中,积雪大面积集中的区域,新的阈值与传统阈值提取效果均相对较好;积雪相对分散破碎的区域,优化后阈值能提取出大量积雪,传统阈值则不能.这表明考虑不同土地覆盖类型下的NDSI阈值优化可以有效地提高青藏高原积雪判别精度,为NDSI在积雪识别中的应用提供有力的支撑,有助于更准确地了解该地区积雪分布状况.

    STAGFM青藏高原林地积雪提取

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    基于可视化文献计量分析的道路除冰雪技术研究进展

    刘状壮季鹏宇张有为王振...
    1180-1194页
    查看更多>>摘要：国土面积2/3为寒区的中国拥有广泛的路网、机场和城镇等人工地面系统,除冰雪技术研究与发展对道路安全与保障起到重要作用.为全面了解国内道路除冰雪领域研究现状和趋势,通过中外常用数据库核心集获取2010年以来我国学者在道路除冰雪领域的研究文献,借助CiteSpace软件对获取的文献信息中的发文量、文献来源和关键词进行分析.结果显示,我国道路工程领域对除冰雪技术愈发重视,自2010年以来我国在该领域的发文量逐年增加.同时发现,我国道路除冰雪领域学者在中文期刊的发文量占比在近年来则有所降低,更倾向于将研究成果发表于英文期刊.结果表明,长安大学、哈尔滨工业大学等高校是该领域主要的研究机构,且国内科研院所在国际合作方面还有待提升.在研究内容方面,我国道路工程学者对融雪剂的研究在减少,更加关注流体加热路面、电热路面等新型除冰雪技术.通过对2010年以来的高共被引文献分析,电热除冰雪技术、微波加热除冰雪技术、融雪抑冰路面等技术优势突出,更易引起学者关注,但在工程应用方面存在不足.通过文献综述发现,我国道路工程除冰雪领域急需解决上述新型除冰雪技术的能耗、工艺、成本、融雪效果及路用性能平衡等几个关键方面的问题.

    道路工程除冰雪技术研究现状CiteSpace可视化分析

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    冰盖消融加速地表微量元素输移

    苏茜蕊李向应杨瑞易童...
    1195-1199页
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    缅怀阿瑟·赫罗尔德·拉肯布鲁克博士(1925-2021)

    王保来
    1200-1204页
    查看更多>>摘要：从20世纪80年代初第一次阅读拉肯布鲁克博士的论文开始,我一直被他的冻土物理热学的研究方法吸引着,也在很长一段时间内影响着我对科研课题的选择.我曾把他的热学方程应用到自己的研究.1993年在北京举行的第六届国际冻土大会期间,我与拉肯布鲁克博士相见,并在会后一起参加了青藏高原调研旅行.尽管他个头高大,但说话却很温和,是一位非常耐心的良师益友.我曾通过信件联系他,并向他请求寄送其发表的文章给我,另外,他也曾作为专家为我的文章审稿.拉肯布鲁克博士的去世是地球物理学和冻土学界的一大损失,他是冻土物理热学研究的巨匠和先驱.他在美国地质调查局的专业研究生涯长达60多年,他的研究深入到地球物理、地热热流、多年冻土、地貌,以及大地构造和地震学,并在这些领域作出了杰出的贡献.他对深层冻土温度剖面的测量和研究使他比较早地提供了地球变暖及全球变化的证据.他对热油管道和多年冻土相互作用的研究避免了掩埋热油管道对冻土环境灾难性的破坏.拉肯布鲁克博士是一位多产的科学家,出版了大量的著作,他的许多文章已成为冻土学研究的基准和经典,这是他留给后人的宝贵遗产和财富.在我们缅怀这位大师的同时,也为他对地球物理及冻土学所作出的巨大贡献致以敬意.拉肯布鲁克博士不仅是一位科学家,他还是一位城市规划能手,他曾志愿担任所居城市市政规划委员会主任长达10年之久.为了纪念拉肯布鲁克博士,市政府最近决定用他的名字来命名一条人行道.

    拉肯布鲁克博士地球物理多年冻土地热状况

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