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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

    1961—2020年黑龙江省最大雪深时空变化及其影响因素分析

    刘杰张丽娟黄玉桃赵余峰...
    861-875页
    查看更多>>摘要：积雪作为重要的地表覆盖类型，其变化对当地的水文环境、物候变化均有重要的反馈和调节作用。基于1961—2020年黑龙江省62个气象观测站逐日积雪深度观测资料，利用Mann-Kendall检验、经验正交函数(EOF)、相关分析等方法分析了黑龙江省最大积雪深度时空变化特征及其与大气环流、气温和降雪量要素的关系。结果表明:1961—2020年黑龙江省年、冬季、春季和秋季平均最大积雪深度分别为16cm、14cm、10cm和8cm;其中年、冬季和春季最大积雪深度呈显著增加趋势，增加速率分别为1。40cm·(10a)-1(P<0。01)、1。51cm·(10a)-1(P<0。01)、0。76cm·(10a)-1(P<0。05)，秋季呈不显著增加趋势。1961—2020年黑龙江省年及各季节最大积雪深度均在20世纪末至21世纪初发生突变，突变后最大积雪深度均表现出年际变幅增大。黑龙江省最大积雪深度呈现出山地(大小兴安岭地区、完达山)大于平原(松嫩平原、三江平原)的空间分布特征，而变化速率为平原大于山地，其中松嫩平原最大积雪深度增速最明显。黑龙江省最大积雪深度存在东-西反向型、东南-西北反向型两种主要变化形式。气温、降雪量、北半球极涡强度、东亚槽强度均影响黑龙江省冬季最大积雪深度，其中降雪量和北半球极涡强度的影响大于气温和东亚槽强度的影响。随着气候变暖，气温和北半球极涡强度对冬季最大积雪深度的影响更加显著。

    最大积雪深度时空变化影响因素黑龙江省

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    中国东部冬季气温变化的主要区域空间模态及其与大气环流的关系

    陈金琪范灵悦高晶
    876-890页
    查看更多>>摘要：本文利用1956—2017年我国519个站点逐日气温资料，通过旋转经验正交函数分析方法得到了近62年我国冬季气温变化主要的区域空间模态，研究了其与大气环流的关系，并进一步使用2018—2023年上述站点冬季气温资料进行验证分析。结果表明，我国冬季气温变化有两个较为稳定的区域空间模态:第一模态主要表现为南方大部分地区出现异常低温，低温极值区位于华南和东南沿海区，称之为南方型;第二模态的气温异常信号主要集中在东北地区，称之为东北型。其中，南方型模态与赤道中太平洋的海温呈显著负相关关系，与东亚冬季风的"南北反向"模态呈显著正相关。当冬季赤道中太平洋海温异常偏冷时，东亚南部地区表现为强烈的低层偏北风距平，北方则无显著偏北风距平，造成南方大部分地区出现异常低温。冬季北极涛动与东北型低温模态有显著联系，当北极涛动呈负位相时，冷高压主要集中在极区，高压东侧盛行东北风，造成东北地区冬季气温异常偏低。近6年中，2018年与2021年冬季呈东北型低温模态，其关键环流系统接近北极涛动负位相，验证了该结论。

    冬季气温空间型态东亚冬季风"南北反向"模态北极涛动

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    基于CiteSpace知识图谱的冻土路基研究现状与趋势分析

    何菲雷婉玉岳亚强毛尔清...
    891-908页
    查看更多>>摘要：冻土路基的稳定性对于寒区公路与铁路的安全运营至关重要。为全面了解冻土路基领域的研究现状及发展趋势，利用知识图谱工具CiteSpace对中国知网和Web of Science数据库中冻土路基相关文献进行了可视化分析。检索时间范围为2000年1月1日—2023年8月31日，共纳入1027篇中文文献和854篇英文文献。结果表明:自2000年以来，冻土路基研究的发文量总体呈增长趋势;从2017年开始，英文文献的发布数量逐渐超过中文文献，其中我国学者在国际期刊的发文量占到80％左右;国内研究机构之间合作较为密切，以中国科学院西北生态环境资源研究院和北京交通大学为核心的科研机构及院校在冻土路基的研究中起着主导作用，而国际机构间的合作还有待加强。关键词聚类与突现图谱表明，冻土路基的研究主要围绕多年冻土路基的稳定性、路基病害与补强措施、季节冻土路基的病害防治展开。近几年，冻土专家学者们聚焦于新型路基稳定措施，路基的水、汽迁移机理，以及高铁路基的冻胀防治研究，新材料、新技术及新结构不断被引入到冻土路基研究。未来随着新能源、材料学、人工智能、合成孔径雷达干涉测量(InSAR)等新一代技术与机械化的融合，冻土路基的稳定性补强措施和季节冻土路基的防冻胀措施会在提高效果的同时更加注重环保理念，冻土路基的施工、管理及监测也会不断向着数字化和智能化发展。

    冻土路基稳定性措施研究热点可视化分析

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    冻融环境下再生混凝土毛细吸水特性研究

    肖前慧师姗姗邱继生李蕾蕾...
    909-918页
    查看更多>>摘要：本文采用ASTM C1585-13水工混凝土毛细吸水标准试验方法，研究了冻融循环和再生混凝土粗骨料取代率(0％、20％、40％和60％)对再生混凝土(RAC)毛细吸水性能的影响，建立了冻融环境下RAC初期毛细吸水率的预测模型，并结合非饱和毛细理论，建立了RAC在不同冻融循环次数下相对含水量分布预测模型。结果表明:冻融环境相同时，RAC的累计吸水量和初期毛细吸水率随再生粗骨料取代率的增加而变大;再生粗骨料取代率相同时，RAC累计吸水量和初期毛细吸水率随冻融循环次数的增加而变大;从经济角度来看，40％掺量的RAC抗冻性能较优。经验证，通过回归分析建立的冻融损伤下RAC初期毛细吸水率预测模型，计算精度较高，可用于预测RAC的毛细吸水性能，为RAC的抗冻耐久性评价提供理论依据。

    再生混凝土毛细吸水冻融环境累计吸水量预测模型微观结构

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    冻融条件下基于核磁共振技术的膨胀土孔隙及抗剪强度研究

    汪恩良刘承前刘兴超李宇昂...
    919-929页
    查看更多>>摘要：为了探究季节冻土区膨胀土渠道边坡浅层滑动机理，与多向冻结条件对比，对单向冻结方式的土样开展核磁共振(NMR)试验、磁共振成像(MRI)试验、室内直剪试验。研究了单向开放补水冻结条件下膨胀土含水率和孔隙率变化与力学特性之间的联系。结果表明:通过磁共振成像试验可以得到水分迁移后更准确的含水率分布曲线。多向冻结条件下，冻融作用使土体内大孔隙数量减少，中孔数量增多，且孔径普遍减小。而单向开放补水冻结条件下，由于冰透镜体特殊的生长方式，导致土体中大、中孔隙数量均有所增加，且集中在冰透镜体发育位置。单向冻结土体原位冻结区的抗剪强度与多向冻结土体抗剪强度大致相等，分凝冻结区土体抗剪强度低于原位冻结区，对内摩擦角影响较大。并结合黑龙江北部引嫩干渠滑坡的调研情况，得到春融期微薄层状构造冰透镜体发育导致土体抗剪强度降低是季节冻土区膨胀土渠道边坡失稳的主要原因。

    膨胀土冻融作用核磁共振抗剪强度

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    煤气化粗渣改良季节冻土区黄土填料的冻融特性及其微观机理研究

    武立波杨嘉伟刘惠阳陈宏信...
    930-943页
    查看更多>>摘要：由于周期性的冻融循环作用，中国西北黄土区路基工程极易发生冻融病害，常用的解决方法是用改良黄土作为路基填料。目前工业废弃物改性不良路基土已成为工程地基改良处理的新趋向，鉴于西北地区煤气化渣堆存量巨大且资源化利用率低，尝试用煤气化粗渣改良季节冻土区黄土，以素黄土与单掺石灰改良黄土作为对比试验组，通过室内冻融循环试验、电镜扫描、CT扫描试验来探究在冻融循环条件下煤气化粗渣改良黄土的冻融特性及其微观机理，为季节冻土区黄土路基工程稳定性及煤气化渣资源化利用提出一些新的思考。试验结果表明:(1)经历1次与2次冻融循环后，单掺15％煤气化粗渣试验组的冻胀率为0。02％与0。29％，融沉系数为0％与0。05％，素黄土、单掺4％石灰试验组的冻胀率分别为0。43％与0。63％、0。38％与0。42％，融沉系数分别为0。26％与0。22％、0％与0。13％，但在经历3次冻融循环后，单掺15％煤气化粗渣试验组的冻胀率和融沉系数开始增大，5次冻融循环周期内的平均冻胀率和融沉系数分别为0。38％与0。17％，已接近甚至大于素黄土与单掺4％石灰试验组的数值。在前两次冻融循环周期内，平均冻胀率和融沉系数较素黄土组分别减小了70。8％和89。6％。(2)单掺15％煤气化粗渣试样各位置的温度梯度最小，其次是双掺煤气化粗渣与石灰试样，并且这两组试样正负温条件下的导热系数最小。(3)经过5次冻融循环后，单掺15％煤气化粗渣试样各高度的含水率最低。(4)单掺适量的煤气化粗渣在冻融循环的初期能明显地改善黄土的冻融特性，再掺入少量的石灰能使试样在冻融循环前后的孔隙率较素黄土分别降低41。5％与47。8％。总的来说，黄土中掺入煤气化粗渣在冻融循环次数少于3次时能改善黄土路基填料的寒区服役性，但其在更多次冻融循环条件下的冻融特性还需进一步研究。

    季节冻土区煤气化粗渣黄土路基填料冻融特性微观机理

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    冻土未冻水含量与其微结构相关试验分析研究

    陈橙王丹杨成松尚飞...
    944-955页
    查看更多>>摘要：在既定负温下冻土中未冻水和固相冰的动态关系与其初始含水率密切相关，冻土中未冻水含量的改变直接影响了其微观结构的变化，加强不同初始含水率下冻土的未冻水含量与微观结构的定量关系研究对于揭示冻土特殊的物理力学性质具有重要的意义。本文利用新型冷冻扫描电镜对既定负温不同初始含水率(11。8％、23。1％、32。2％、42。2％、54。1％、64。2％、74。8％)下的冻结黏土进行微观结构测试，揭示了不同初始含水率下冻土微观结构的演化特征。同时，利用核磁共振技术测试不同初始含水率和不同温度下冻土的未冻水含量变化过程，探讨了既定负温下初始含水率对冻土未冻水含量与其微结构之间的定量关系。研究结果表明:冻结黏土含水率在液限范围内，随着初始含水率的增加，孔隙结构由集合物间孔隙向粒间孔隙发育，含水率超过液限后，随着初始含水率增加，超集合物间孔隙开始发育，并且在同一负温条件下，随着初始含水率的增加，孔隙分形维数和孔隙面积随之增大;对于高温冻土，随着初始含水率的增加，孔隙分形维数随未冻水含量的增加而增加，对于低温冻土，孔隙分形维数随未冻水含量的减少而增加;最后，建立了不同试验条件下冻土微观结构与其未冻水含量的经验方程，为揭示冻土特殊物理力学特性提供理论基础。

    冻土微结构冷冻扫描电镜未冻水含量孔隙分形维数

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    多年冻土区热融湖塘演化及其环境效应研究进展

    张丹丹王昱杨玉忠周露...
    956-966页
    查看更多>>摘要：近几十年随着全球气候变暖及人类活动的增强，冻土退化趋势显著，这一过程改变了寒区的水文地质条件，从而引起一系列的生态环境变化。热融湖塘是冻土退化的产物，其形成与发展又会引起冻土环境的改变，进而对全球气候变化产生影响。因此，针对多年冻土退化过程中日趋严重的热喀斯特现象，以及由此而产生的冻土融穿、地下水位改变、热融湖塘扩张等问题，对目前多年冻土区热融湖塘的水文变化研究现状进行分析整理。本文主要从以下五个方面展开了论述:(1)热融湖塘演化过程及主要影响因素分析;(2)热融湖塘水文过程时空变化规律及影响因素分析;(3)热融湖塘水量平衡过程研究及影响因素;(4)热融湖塘变化对区域水质的影响;(5)热融湖塘对碳循环的影响。最后，提出在后期研究中应基于同位素技术，充分考虑湖塘周边环境，并结合气候变化、多年冻土退化状况进行多因素分析，以期能为深入开展研究冻土退化背景下冻土水文过程、区域水资源演变以及对生态环境的影响提供参考依据。

    多年冻土退化热融湖塘水文变化水量平衡水化学

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    河西走廊杂木河流域水文过程对气候和土地利用变化的响应

    夏鸿华杨林山冯起苏迎庆...
    967-979页
    查看更多>>摘要：气候与土地利用/覆被变化是驱动全球水文过程变化的重要因素，开展流域水文过程对气候和土地利用变化的响应研究对揭示区域水文及环境变化具有重要指示意义。本文以河西走廊杂木河流域为研究区，基于多源遥感影像、水文气象站点监测及再分析产品数据，采用SWAT模型、Mann-Kendall(M-K)趋势检验及土地利用动态度等方法，通过分离水文过程驱动因素，设置基准期、气候变化单一作用、土地利用变化单一作用、气候和土地利用变化共同作用等情景，比较分析了杂木河流域水文过程对气候与土地利用变化的响应特征及驱动机制。结果表明，1980—2014年，流域年降水、年平均气温、年径流均有所增加，增加速率依次为0。47mm·a-1、0。067℃·a-1、1。43mm·a-1。流域土地利用分布格局呈现空间异质性，主要土地利用类型为草地、林地及未利用土地。综合土地利用动态度为2。91％，单一土地利用动态度最高的为建设用地。土地利用变化单一作用情景下流域径流减少0。12mm，气候变化单一作用情景、气候和土地利用变化共同作用情景下径流量分别增加6。27mm、6。15mm;各情景下蒸散发均有增加。气候变化对流域径流与蒸散发起主要驱动作用。未来应加强流域气候变化适应性的水资源管理，促进流域水资源的上中下游合理配置。

    气候变化土地利用/覆被变化SWAT模型水文过程杂木河流域

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    基于注意力机制优化LSTM-Seq2seq模型的径流模拟研究

    李文佳吴丽丽温小虎冯起...
    980-992页
    查看更多>>摘要：实时准确地预测中长期日径流对干旱半干旱地区水资源合理利用具有重要意义。针对长短期记忆网络(long short-term memory，LSTM)模型输入输出时间步长度相等、处理长序列遗忘多、无法按重要程度分配权重等不足，构建了一种基于注意力机制(attention mechanism，Attention)优化的LSTM-Seq2seq组合模型(LSTM-Seq2seq-Attention)。该模型将序列到序列模型(sequence to sequence，Seq2seq)中编码器、解码器设置为三层LSTM结构，并在解码器输出序列前引入注意力机制对模型进一步优化。为验证LSTM-Seq2seq-Attention模型的有效性，本研究以党河上游为研究区域，基于历史数据对流域未来1～7d的日径流进行模拟预测;预测结果与传统的机器学习模型支持向量机(support vector machines，SVM)以及单一的LSTM模型预测结果进行了对比。结果表明:SVM、LSTM和LSTM-Seq2seq-Attention模型均可用于短期日径流预测;但相比之下，LSTM-Seq2seq-Attention模型在中长期日径流预测中的预测效果更突出。说明LSTM-Seq2seq-Attention模型较单一模型具备更强的预测能力，可作为干旱半干旱地区中长期日径流预测模拟的可靠工具。

    径流预测LSTMSeq2seqAttention机制党河

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