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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

    青藏高原东南缘折多山石冰川的形成年代及发育特征

    杨彦敏杨玮琳肖菁刘蓓蓓...
    1453-1462页
    查看更多>>摘要：探究石冰川的演变历史是揭示冰缘环境响应气候变化的关键，但是由于缺乏适合的测年材料等原因，石冰川年代学研究相对缺少。青藏高原东南缘的折多山广泛发育第四纪冰川作用和冰缘环境，为石冰川形成提供了有利条件。本文通过地貌调查和 10Be暴露测年，对折多山一条冰碛型石冰川进行了精准定年，探讨了其形成年代和发育特征。结果表明，该冰碛型石冰川的形成时间约为(11。8±0。3)ka，对应末次冰消期晚期。末次冰消期叠加千年尺度的气候事件导致区域发生多次寒暖气候变化，引发冰川反复进退，大量冰碛物的搬运堆积过程强烈塑造着地貌景观，促进了多年冻土规模不断扩大，为石冰川提供了物质基础和冰缘环境。综合青藏高原与北半球其他地区的石冰川研究，发现末次冰消期的石冰川形成年代与发育特征具有相似性，即冰川大规模消融期间，突发的降温事件导致冰川与冰缘区扩张，气温升高时冰川消退区成为新的冰缘环境，同时产生融水和沉积物，促进了石冰川的发育。气候变化引起冰川反复进退、多年冻土区扩张、石冰川发育等冰川冰缘地貌过程，一定程度上说明了冰期间冰期旋回中冰川冰缘地貌过程的相互作用是理解冰冻圈响应气候变化的关键。

    石冰川折多山形成年代发育特征气候变化

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    冰碛湖溢流溃决实验研究

    余斌杨治义彭秋建
    1463-1480页
    查看更多>>摘要：冰湖溃决洪水是一种自然灾害，常常造成重大人员伤亡和财产损失。冰崩、岩崩、滑塌等斜坡运动是最常见的冰湖溃决洪水触发因素。巨大的位移波造成冰碛堤被侵蚀下切再溃决的直观想法简单明了，但这种解释还是存在许多问题。冰碛湖为浅长湖泊，物质流产生的涌浪类型只有孤立位移波。在不考虑反射损失的情况下，一次往返反射后的位移波，其振幅不到原振幅的37%，可以翻越冰碛堤的位移波，可能只有第一次传播到冰碛堤的位移波。侵蚀通常是一个相对缓慢的过程，在单个位移波通过冰碛堤的水动力过程中，其时间尺度相对较短，要完成对冰碛堤的全部侵蚀是不够的，仅一阵涌浪造成的冰碛堤侵蚀很小，不足以溃决冰碛湖。然而，恒定的水流以溢流的方式侵蚀进而溃决，要比以波浪漫过坝顶的侵蚀方式溃决容易得多。巨大的波浪必须由大体积的冰崩或滑坡进入湖泊而产生，并导致水位大幅上升，水位升高是冰碛湖溃决的主要原因。本研究对西藏6个典型冰湖展开调查，其中3个发生过溃决。在室内进行了一系列冰碛坝溢洪道溢流引发铠甲层破坏的实验研究，当铠甲层被溢流冲走后，就会发生冰碛堤溃决。当溢洪道底床坡度小于19。6°时，起动铠甲层颗粒的模式为河流输运模式。当溢洪道底床坡度大于25。2°时，起动铠甲层颗粒的模式为底床破坏模式。当溢洪道底床坡度在19。6°～25。2°范围内时，起动模式为河流输运和底床破坏两种混合模式。在河流输运模式中，冰碛堤溃决临界水深和铠甲层粒径之比与溢洪道坡度转折点上下游的坡度差成反比。对于铠甲层的底床破坏模式，冰碛堤溃决临界水深与铠甲层粒径之比为一个固定值。本文的冰碛湖溃决临界水位模型在中国西藏和加拿大不列颠哥伦比亚省的野外资料中得到了较好的验证。

    冰碛湖溢流道河流输运底床破坏溃决

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    AMAP评估报告解读:北极环境的汞

    杨争争孙世威苗希文张玉兰...
    1481-1493页
    查看更多>>摘要：北极监测与评估计划(AMAP)工作组于2021年发布了《北极环境的汞》科学评估报告，基于近年来北极环境介质中汞的观测和模拟研究，评估了北极环境介质的汞含量和储量水平，并预测了未来北极环境中汞含量的潜在变化。报告指出，全球大气汞排放主要源于北极以外地区(>98%)，部分大气汞可随大气环流远距离传输并沉降至北极生态系统，进而参与北极地区汞的生物地球化学循环。其中2/3的北极大气汞沉降至陆地环境，1/3沉降至海洋环境。陆地环境的汞主要储存于土壤、冰川和积雪中，这部分汞可在河流输运和海岸侵蚀作用下输入北冰洋。汞也可经洋流作用输入北冰洋。储存于北冰洋的汞又可经逃逸至大气、埋藏于大陆架和深海盆地及洋流流出而去除。北极环境的汞主要以无机形式赋存，部分可在厌氧环境中经微生物甲基化过程转化为甲基汞。相比气候变化，初级排放减少对未来北极环境汞含量变化的影响更大。因此，需实施严格且可行的全球人为汞减排政策，以期在未来20年降低北极环境汞含量。报告也指出，未来需更好地量化北极局地汞排放、加强汞的关键环境过程的研究和模型开发、研究携带汞甲基化和去甲基化基因的微生物群落、进行一致的初级排放和气候变化预测及编制全球人为汞排放清单等，以准确评估北极环境汞循环、预测北极环境汞含量变化。

    北极汞减排气候变化AMAP

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    AMAP评估报告解读:北极人类健康

    王栋吴通华陈杰杨思忠...
    1494-1505页
    查看更多>>摘要：全球气候变暖及人类活动加剧对北极地区居民的健康造成了日益严重的威胁，需要全面评估以应对挑战。在此背景下，北极理事会北极监测与评估计划(AMAP)工作组于2021年发布了最新版本的《北极人类健康》评估报告。报告指出:(1)传统当地食物(海洋哺乳动物和鱼类)是北极居民文化和营养摄入的核心，也是他们接触持久性有机污染物(POPs)和有害金属元素的主要来源;(2)北极居民的饮食结构正在发生变化，即传统食物在北极原住民日常饮食中的比重随时间推移持续下降，而进口食物(如:谷物、蔬菜、水果和汽水等)则逐渐增加，其变化的影响是积极还是消极，取决于新饮食结构的具体组成以及对传统饮食的维持程度。此外，对进口食品依赖程度的增加也引发了人们对粮食安全问题的担忧;(3)与非北极国家或北极国家的非北极地区相比，丹麦格陵兰岛和法罗群岛、加拿大努那维克以及俄罗斯楚科奇沿海等北极地区居民体内的POPs水平高出其他地区数倍;(4)在北极居民体内测量到的许多POPs以及汞和铅等金属元素的水平正在下降，但全氟和多氟烷基物质(PFASs)在格陵兰岛、加拿大努那维克和瑞典等地区有所增加;(5)这些污染物会对人体的神经行为功能、免疫效果、生殖、心血管、内分泌健康等方面产生众多负面影响，并可能会增加患癌风险，多食用ω-3脂肪酸含量高的食物能有助于减少这些污染物对人体健康的影响;(6)为了更好地评估和比较北极居民所面临的与污染物有关的健康风险，需要制定统一的风险评估方法和新模型，并在北极各司法管辖区内统一使用，以确保高质量的数据和结果的可比性;(7)报告呼吁加强国际合作，共同应对北极地区人类健康面临的挑战;同时，加强对北极地区环境监测和治理，减少环境污染和生态破坏;此外，还应提高当地居民的健康意识和防护能力，改善医疗服务状况，为北极地区居民提供更好的健康保障。

    北极污染物人类健康AMAP

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    基于深度学习的山地冰川表面裂隙提取方法——以青藏高原东南部雅弄冰川为例

    段云鹏吴坤鹏刘时银扈芷婷...
    1506-1521页
    查看更多>>摘要：冰川表面裂隙对于分析冰川的运动状态、稳定性、物质平衡以及内部和表面应力有着非常重要的作用。利用无人机搭载的高分辨率相机进行航测，可以精确获取复杂冰川表面地形的细微特征。本文以青藏高原东南部岗日嘎布山的雅弄冰川为研究对象，使用大疆M300 RTK无人机航拍获取到0。03 m空间分辨率的正射影像，采用深度学习网络模型开展冰川表面裂隙的自动提取研究。结果表明，使用本文提出的CBAM-UNet模型提取冰裂隙的性能优于经典U-Net、DeepLabV3+、PSPNet和HRNet等模型，提取的冰裂隙精确率可达到90。74%。受雅弄冰川运动的影响和地形因素制约，冰川末端主要涵盖了横向裂隙、伸展裂隙、雁列裂隙、边缘裂隙等四种冰裂隙类型以及少量分布的冰崖裂隙，基本成片分布在变化剧烈的冰川区。基于高分辨率无人机影像和深度学习的冰川表面裂隙智能提取方法，可为监测冰川变化及其与气候变化的响应提供新的技术手段。

    冰裂隙正射影像雅弄冰川无人机遥感深度学习

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    长江源尕恰迪如岗冰川变化高分七号等多源卫星遥感监测

    刘锦秀张兴李得林张焜...
    1522-1536页
    查看更多>>摘要：冰川波动对局地气候具有重要的指示意义，对下游水资源量变化也有重要影响，同时极易引发冰川灾害。格拉丹冬地区冰川作为长江正源沱沱河的发源地，同时也是跃动型冰川集中分布的一个区域，开展该地区长时相的冰川监测非常必要。本文采用GF-7立体影像提取了长江源格拉丹冬地区尕恰迪如岗冰川分布区高程信息，结合SRTM GL1进行冰川高程变化与物质平衡估算，同时利用Landsat系列、高分系列、资源系列卫星影像进行长时间序列冰川边界提取，获取了研究区冰川2000-2021年高程和物质平衡变化及1986-2021年面积变化。结果表明，GF-7卫星用于冰川三维监测是可行性的，研究区冰川面积从1986年的193。85 km2 减少至2021年的176。98 km2，35年间冰川面积减少18。87 km2(9。73%)，年均面积萎缩速率为0。54 km2∙a-1;2000-2021年间(GF-7 DEM覆盖区)冰川厚度平均减薄6。10 m(0。29 m∙a-1)，冰川体积减少1。02 km3，储量累计亏损(0。87±0。06)Gt[(5。19±0。37)m w。e。];4条跃动型冰川虽存在跃动，但储量仍在减少;长江源头江源点冰川平均减薄程度最大，21年平均减薄11。34 m，减薄速率为0。54 m∙a-1。

    高分七号立体测绘长江源尕恰迪如岗地区三维冰川变化遥感监测

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    2000-2021年蒙古高原湖冰物候变化研究

    侯靖琪王宁练石晨烈陈一先...
    1537-1550页
    查看更多>>摘要：湖冰物候是湖泊结冰、消融等现象的季节性变化，对区域气候变化有重要的指示作用。本文基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine，GEE)，使用 250 m空间分辨率MODIS地表反射率产品MOD09GQ和MYD09GQ、Landsat系列遥感数据，对蒙古高原10个大型湖泊(面积大于200 km2)2000-2021年的湖冰物候变化进行研究，并结合气象数据分析其与气温、降水以及蒙古高压变化的相关性。结果表明:(1)湖泊整体在11月至12月中上旬期间开始结冰，在11月中旬至12月下旬完全冻结，进入湖泊封冻期;翌年4月下旬开始融化，所有湖泊在6月初完全融化，10个湖泊的平均湖冰存在期为169 d。(2)研究区湖泊湖冰物候整体表现为冻结日推迟、融化日提前、湖泊完全封冻期以及湖冰存在期缩短的趋势。具体表现为开始冻结日与完全冻结日的平均变化率分别为1。88 d·(10a)-1和1。91 d·(10a)-1;开始融化日与完全融化日的平均变化率分别为-3。45 d·(10a)-1与-3。41 d·(10a)-1;湖冰存在期以及完全封冻期的平均变化率分别为-5。32 d·(10a)-1和-5。37 d·(10a)-1。(3)气候变化会影响研究区湖冰物候变化且气温是影响湖泊湖冰物候变化的关键因素。气温升高导致湖冰开始冻结日(freeze-up start，FUS)推迟，开始融化日(break-up start，BUS)提前和完全封冻期(complete freezing duration，CFD)缩短;同时，部分湖泊的湖冰物候属性会受到冬季蒙古高压的影响，其带来的冷空气会造成湖冰融化期(break-up duration，BUD)、湖冰存在期(ice cover duration，ICD)、完全封冻期(complete freezing duration，CFD)增长。

    湖冰物候MODISLandsat阈值法NDSI气候变化

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    中国典型积雪区MODIS积雪产品精度评价及影响因素分析

    沈言龙沈姣姣郭慧郑照军...
    1551-1564页
    查看更多>>摘要：MODIS V6不再提供二值积雪分布及积雪面积比例产品，而是仅仅给出像元的归一化差值积雪指数NDSI。因此，基于MODIS V6进行积雪制图时，NDSI阈值的选取及相应的积雪制图精度有待研究。本文基于2013-2021年间250个地面气象站点逐日实测积雪深度数据，对中国三大典型积雪区内1 927景MOD10A1和1 936景MYD10A1影像中的NDSI_Snow_Cover波段进行评价，分别计算了逐站点像元在积雪产品制图中的最优精度及对应的最优NDSI阈值，并对影响精度的因素进行了分析。基于站点雪深的评价结果表明:(1)1 cm雪深阈值下，MOD10A1和MYD10A1的最优NDSI阈值均值±标准差分别为0。16±0。09和0。17±0。10，对应的总体精度OA、FS指数和CK指数的均值±标准差分别为0。96±0。05 和 0。94±0。05、0。84±0。19 和 0。75±0。24、0。81±0。20 和 0。71±0。24，MOD10A1 的精度要优于MYD10A1。(2)MODIS积雪产品精度具有明显的空间异质性，青藏高原地区要远小于东北-内蒙古地区和北疆地区。(3)基于站点的积雪制图精度评价中，站点雪深阈值将会影响评价结果。采用2 cm和4 cm雪深阈值评价MOD10A1和MYD10A1时对应的积雪制图精度最高。(4)积雪存在率SCO、积雪持续时间SDI与积雪产品MOD10A1和MYD10A1的精度CK存在显著的正相关关系，相关系数分别为0。72和0。77、0。67和0。71。(5)青藏高原地形复杂，积雪以浅雪为主，站点积雪信息不能很好地代表像元。因此，对青藏高原积雪产品的精度评估，最好采用同步的无人机观测或者更高分辨率的遥感影像。

    MODIS积雪气象站点精度评价最优阈值

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    积雪对多年冻土区埋地管道周围温度场影响的数值模型研究

    张珏金晓颖黄帅王宏伟...
    1565-1578页
    查看更多>>摘要：积雪对下伏活动层、融区和多年冻土管基的水热和水文状态影响很大，同时对其力学性质和冻融灾害的发展变化也可产生重要影响。本文以中俄原油管道基础为研究对象，建立了随积雪深度动态变化时，在管道运行和有冰水相变条件下的埋地管道与周围管基土热相互作用的数值模型。研究结果表明，同一区域不同上边界条件对冻土温度场影响差异较大，尤其是当上边界条件中考虑实际的积雪影响时，会极大地影响管基土温度场的分布和活动层厚度。在30年管道运行影响下，地表有雪和无雪条件下的最大融化深度分别达到6。32 m和5。39 m，并且冬季积雪的存在导致土体温度上升，加剧了管基土的融化，导致管道正下方融化层不断增厚;有雪条件下地表0。05 m和1。00 m埋深处每次达到的地温最小值比无雪条件下高4。5℃和2。4℃左右，每年达到地温最小值时间也比无雪条件延缓10 d左右。因此，建议在管道设计和维运时充分考虑积雪对管基土的影响，采取相应管护措施，减小管道和积雪共同作用时对管周土体的影响。

    多年冻土积雪管基土地温数值模型模拟

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    三江源多年冻土活动层厚度变化特征研究

    徐晓明吴青柏
    1579-1593页
    查看更多>>摘要：作为多年冻土与外界大气间水热交换的主要场所，活动层及其变化特征显著影响着地―气间水热交换、碳循环、地表及地下水文过程、地形地貌、生态系统和寒区工程建筑物安全。本文利用三江源区内多年冻土活动层厚度的实测数据，基于修正Stefan模型对三江源区多年冻土活动层厚度的空间分布特征及其未来变化趋势进行了研究，并对可能影响活动层厚度变化的因素进行了讨论。结果表明，1981-2018年，活动层厚度增大的速率达7。2 cm∙(10a)-1。未来活动层厚度仍呈现增大的趋势，增大最明显的是三江源中部地区。2006-2049年，活动层厚度以4。3 cm∙(10a)-1(RCP6。0)到6。8 cm∙(10a)-1(RCP8。5)速率增大;2050-2099年，以0。04 cm∙(10a)-1(RCP2。6)到5。6 cm∙(10a)-1(RCP8。5)速率增大，明显小于前50年的增大速率，活动层厚度增大速率变缓。对活动层厚度变化影响因素分析表明，影响最大的是年平均气温，年降水量的影响并不明显，而NDVI对活动层厚度有一定的影响。本文的结果将会对三江源区的水源涵养、气候调节和生态安全等方面产生重要影响。

    三江源青藏高原多年冻土气候变化活动层

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