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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

    南极海冰异常对南半球冬春季大气环流影响的年代际变化

    陈奕冰吴其冈
    1804-1815页
    查看更多>>摘要：南极海冰异常是影响南半球大气环流变化的一个重要因素.南极海冰变率的主要模态被称为南极海冰偶极子(Antarctic Dipole,ADP),具体表现为南极半岛两侧海冰的反相变化.ADP的出现受到厄尔尼诺-南方涛动事件的强烈影响,而过去的研究显示,厄尔尼诺在2000年后由东部型转到中部型,伴随着该转变,南极海冰的异常模态及其对南半球大气环流的影响也发生了年代际变化.通过对前期的南极海冰异常与滞后的南半球冬春季位势高度异常进行最大协方差分析,发现南半球冬季至春季持续性的正位相ADP,在1979—1999年间与南半球春季的负位相南半球环状模(Southern Hemisphere Annular Mode,SAM)显著关联,但在2000—2021年间该相关性较弱,转变为南半球秋季的三极型海冰异常与后期冬季的SAM显著相关.动力诊断证明,ADP及三极型海冰异常均能通过引发高频瞬变涡旋的变化,激发并维持SAM型大气环流异常.

    南极海冰南极偶极子南半球环状模瞬变涡旋年代际变化

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    青藏高原西南部纳木那尼峰MIS 3冰川规模与古气候重建研究

    牟海珍崔航景涛
    1816-1828页
    查看更多>>摘要：青藏高原及毗邻山地存在对应于MIS 3的冰川作用事件,且规模比末次冰盛期(LGM)大.目前,对于MIS 3不同亚阶段冰进的驱动因素存在争议.基于已有的10Be暴露年代数据,位于青藏高原西南部的纳木那尼峰在MIS 3b和MIS 3c存在冰川作用事件,是研究这一问题的理想区域.根据重建的年代框架,综合应用两种冰川物质平衡线高度(ELA)的估算方法计算了纳木那尼峰MIS 3b和MIS 3c古冰川的ELA,这两次冰进的ELA分别比现代低250～253 m和348～456 m.基于ELA的变化量,结合两种基于ELA变化的气候重建模型定量反演了MIS 3b和MIS 3c的古气候.结果表明,当MIS 3b和MIS 3c的降水分别为现代降水的50％～100％和140％～200％时,MIS 3b气温比现代低1.38～4.91℃,MIS 3c气温比现代高-1.31～1.68℃.结合其他气候代用指标,与现代相比,MIS 3b气温的降低是冰进的驱动因素,MIS 3c的驱动因素是丰沛的降水.

    纳木那尼峰MIS3冰进驱动因素古气候

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    1980—2019年藏东南帕隆藏布流域冰川物质平衡模拟

    肖乐天吴坤鹏刘时银杨威...
    1829-1839页
    查看更多>>摘要：帕隆藏布流域位于中国海洋性冰川发育最为集中的藏东南地区,近年来随着全球气候变暖,帕隆藏布流域冰川亏损显著.利用全球开放冰川模型(OGGM)模拟了1980—2019年藏东南地区帕隆藏布流域1554条冰川物质平衡,发现1980—2019年帕隆藏布流域全域冰川物质平衡呈现不断亏损的状态,为-0.41 m w.e.·a-1,在2000—2019年物质平衡亏损更为严重,达到-0.56 m w.e.·a-1.从空间分布上来看,流域东南部和流域西北部是冰川亏损最为严重的区域,流域中部和西部冰川亏损相比较少.温度的升高和降水的轻微减少是冰川物质亏损的主要原因.通过气温和降水的敏感性分析,气温上升1℃,流域71.75％的冰川物质平衡变化在-1000～-500 mm w.e.·a-1;降水减少20％,62.81％的冰川物质平衡变化在-450～-300 mm w.e.·a-1,相较于降水,冰川对气温变化更为敏感.通过分析国家气象站及再分析数据,发现1980—2019年气象站气温上升均超过1.5℃,波密站2000—2019年总降水相较于前20年,减少了10％,流域降水整体呈现减少的趋势,气温的持续升高和降水的轻微减少导致帕隆藏布流域冰川处于持续亏损之中.

    冰川模型物质平衡气候变化帕隆藏布

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    达古冰川不同季节雪冰中溶解性有机质光谱特征变化研究

    冯琳马兴刚徐建中翟立翔...
    1840-1848页
    查看更多>>摘要：随着气候持续变暖,冰川消融加剧,分析冰川中溶解性有机质(DOM)的光谱特性对认识有机碳的输出及其环境指示作用具有重要意义.本文分别对春、夏、秋和冬季达古冰川表层雪冰溶解性有机碳(DOC)浓度和DOM光谱演化特征进行了分析.结果表明:达古冰川不同季节新雪DOC浓度介于0.11～0.38 mg·L-1,季节性差异显著;不同季节粒雪/表层冰DOC浓度介于0.70～1.08 mg·L-1,季节性差异不显著.夏季雪冰中DOM芳香化程度较高,雪冰中DOM的主要组成是类蛋白类物质.雪冰中DOM主要是微生物活动引起的自生来源,具有新鲜度高、腐殖化程度低的特点.春季新雪DOM的来源更为丰富,包括微生物来源和陆源性输入,其他季节新雪和粒雪/表层冰DOM主要是微生物来源;受夏季冰川表面光化学过程和微生物活动的影响,夏季表层冰中DOM的腐殖化程度较其他季节高,秋冬季新雪和粒雪/表层冰中DOM的新鲜程度更高、腐质化程度更低.上述结果有助于揭示达古冰川表层雪冰DOM的内源性及季节性差异,为进一步研究DOM的演化过程及其区域生物地球化学效应提供科学依据.

    达古冰川溶解性有机质光谱特性

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    分级加卸载作用下冻结界面黏弹塑性剪切蠕变解耦分析研究

    王博通张明礼王运华高樯...
    1849-1858页
    查看更多>>摘要：桩-土界面间冻结力及荷载作用下界面的剪切力学行为是决定冻土区桩基础承载性能和荷载传递的关键.由于冰的显著流变性及高含冰量冻土区上限附近厚层地下冰的广泛分布特征,桩基础中上位具有的冰冻结界面剪切蠕变特性对桩基础的承载性能有显著影响.为研究桩冰冻结界面剪切变形特征及其内在机制,开展了-3℃、-5℃下冰-钢管结构分级加卸载剪切蠕变试验.通过对变形曲线的分段独立解耦,分析了冻结界面的黏弹塑性剪切变形行为.结果表明,界面剪切变形可分解为瞬弹性(Sie)、瞬塑性(Sip)、黏塑性(Svp)以及黏弹性变形(Sve).广义弹性剪切模量随分级荷载的增加逐渐变大,表明加卸载过程中结构未加速破坏前界面存在明显的强化效应.界面剪切蠕变特征随剪应力水平的增加由衰减向非衰减过渡.其中,黏弹性变形和低剪应力水平下黏塑性变形均表现为衰减性,且荷载越大,黏弹性变形越大.高应力水平下黏塑性表现为非衰减性,且变形速率随剪应力水平增加显著提升.整体而言,冻结界面塑性变形值占总累计变形的比例先减小,后增大,其中瞬塑性变形主要存在于应力水平较小的加载阶段.蠕变过程中冻结界面的强化效应可能与剪应力作用下界面接触带压密、负温环境下界面重冻结有关.

    冻结界面加卸载剪切蠕变黏弹塑性变形变形解耦分析

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    高原寒区地表土壤冻融作用的空间参数化表征研究

    高会然许冲张万昌易亚宁...
    1859-1874页
    查看更多>>摘要：在全球气候变暖背景下,寒区季节冻土环境变化对陆地表面与大气之间的物质与能量交换、陆地景观格局演化的影响十分剧烈.摸清季节冻土的分布格局及其时空变化对开展寒区自然科学研究、保障生态环境和人类生产活动安全均具有重要意义.经过数十年的发展,冻土遥感技术和冻土物理学取得了长足的发展.然而,当前冻土研究成果在区域尺度下灾害风险评估与防控领域中的应用仍处于较低水平.针对冻土研究成果在应用中的短板,以青藏高原东南缘的高山峡谷区及其周边地区为研究区,重点解决地表土壤冻融循环及其水热传输过程的系统性表达,建立了适用于青藏高原高海拔冻土区的空间全分布式的冻土水热耦合过程数值模型,分析了研究区2010—2020年的冻土系统演化过程.在此基础上,构建了地表土壤冻融作用的空间参数化表征方法,提出冻融作用对土体抗剪强度的损伤系数.研究表明,青藏高原东南缘季节冻土随气温升高变化剧烈,表现出较强的空间异质性.季节冻土除了周期性冻融循环外,总体呈退化趋势,为冻融作用下岩土体结构抗剪强度的变化增加了更多不确定性.最后,利用土体抗剪强度损伤系数,从时间变化和空间分布角度揭示了地表土壤冻融作用对冻土边坡稳定性的影响程度.土体抗剪强度损伤系数可以有效刻画地表季节冻土水热过程及其冻融作用特征,为冻融灾害相关研究提供新思路,也为寒区灾害风险评估与灾害防治等领域的研究提供了冻土系统动态演化数据和技术支撑.

    青藏高原东南缘季节冻土冻融作用土体损伤数值模拟

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    天山典型流域水文多要素模拟与气候变化影响预估

    倪静雯高红凯秦延华张文鑫...
    1875-1886页
    查看更多>>摘要：天山区域地形多变,景观异质性强,水文过程极其复杂,全球变化对该地区水安全带来新的挑战和更大不确定性.亟需通过流域水文模型系统定量模拟和预估天山典型流域水文过程,以更好地支撑区域发展.本研究基于改进的FLEXG-Δh模型,定量模拟了天山4个典型流域的历史径流过程,并预估了流域内2282条冰川物质平衡和面积的未来变化,进一步通过情景模拟分析了各海拔高程带径流等水文多要素的响应机制.研究发现:(1)FLEXG-Δh模型对历史径流过程具有较高模拟精度,率定期平均Kling-Gupta效率系数(IKGE)为0.75,检验期平均IKGE为0.60.(2)随海拔上升,径流量和蒸发量呈现先增后减趋势,最大值分别出现在海拔4000 m和2000 m,并分别受冰川覆盖和植被分布影响.(3)未来到2100年,低于4500 m海拔的冰川消融明显.在SSP1-RCP2.6和SSP5-RCP8.5情景下,研究区内分别有145和222条冰川完全消融,冰川总体积分别减少1.81×104 km3(占现有冰川体积的54％)和2.44×104 km3(占现有冰川体积的73％).在SSP5-RCP8.5情景下,升温导致蒸发量增加,与冰川变化叠加,导致径流深在海拔4000 m以下地区减少0.16～1.40 mm·a-1,在4000 m以上地区则增加0.20～0.67 mm·a-1.本研究揭示了天山地区景观垂直地带性(森林、冰川等)与气候(水分和热量)间很强的时空规律性,并预估了全球变化对天山地区水资源垂直地带性的影响,以期为区域水资源合理利用和可持续发展提供支撑.

    FLEXG-Δh模型水资源模拟预估气候变化景观垂直地带性

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    基于SHAW模型的祁连山高寒草甸土壤水分储量及通量的模拟研究

    张法伟仪律北郭小伟杨永胜...
    1887-1896页
    查看更多>>摘要：高寒草甸是祁连山国家公园青海片区的重要植被类型之一,量化该下垫面土壤水分储量及交换过程是评估区域水源涵养功能的关键科学基础.基于2017年8月1日至2018年7月31日的祁连山南麓高寒草甸生态系统水热特征的连续观测数据,对SHAW(simultaneous heat and water)模型进行了参数优化,分析了0～100 cm土壤水分储量及通量的变化特征及环境影响.结果表明:SHAW模型可以相对准确地模拟高寒草甸土壤温、湿的季节变化特征,土壤水分的模拟效果略好于土壤温度的模拟效果.日均0～100 cm土壤水分储量(SWS0-100)为(274.99±19.57,平均值±标准差)mm,5—10月植被生长季的平均SWS0-100较非生长季低21.92 mm.SWS0-100的季节变异主要受控于群落叶面积指数的正效应和蒸散发的负效应,二者通过调控浅层(0～20 cm)和中层(20～60 cm)土壤水分储量间接影响SWS0-100.日均0～100 cm土壤水分通量(SWF0-100)为(0.16±9.52)mm·d-1,表现为向下传输.生长季和非生长季的SWF0-100均值分别为3.27和−3.23 mm·d-1.降水和土壤温度梯度通过驱动浅层、中层土壤水分通量和深层(60～100 cm)土壤水分通量间接影响SWF0-100.研究结果可为科学评估祁连山高寒草甸水源涵养功能提供数据支撑和理论依据.

    高寒草甸土壤水分储量土壤水分通量SHAW模型结构方程模型

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    青藏高原冬克玛底冰川可培养细菌群落特征研究

    贾谱超张威刘阳田茂...
    1897-1910页
    查看更多>>摘要：冬克玛底冰川作为重要的长江源头之一,近年来主要以冰川气候、地质变化等自然地理方向的研究为主,而对于冬克玛底冰川不同生境中可培养细菌多样性及群落构成的研究还鲜有报道.为了阐明冬克玛底冰川可培养细菌多样性及其与环境因子的相关关系,发掘冰川微生物资源,针对冬克玛底冰川雪、冰和融水3种生境开展了研究.采用传统可培养法分离菌株,16S rRNA基因序列分析方法进行菌株鉴定,统计学方法分析可培养细菌多样性及其影响因素.结果表明,本研究中可培养细菌分属于放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes).其中放线菌门为优势菌门,库克菌属(Kocuria)、微杆菌属(Microbacterium)和马赛菌属(Massilia)为优势菌属.不同生境中的可培养细菌数量、群落结构和多样性均不同,冰样中可培养细菌数量最多、群落结构复杂并且多样性最高.冬克玛底冰川分离的36个菌属中有8个菌属未从其他冰川分离出.冰川不同生境中可培养细菌群落结构差异较大;Cl-和Ca2+含量及pH是影响可培养细菌数量和多样性的主要环境因子;可培养细菌中32.21％的菌株为潜在新种.冬克玛底冰川蕴含丰富的微生物资源库,此次研究发现潜在新种46株,可以为冰冻圈微生物资源开发及利用提供数据支撑及菌种资源.

    青藏高原冬克玛底冰川可培养细菌群落结构特征

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    疏勒河源区高寒草甸中型土壤动物群落特征及对土壤水分变化的响应

    刘继亮赵文智王永珍冯怡琳...
    1911-1922页
    查看更多>>摘要：高寒草甸退化会引起土壤水分含量下降,这会强烈影响土壤动物多样性及其功能.然而,我们对高寒草甸土壤动物群落组成的认识十分有限,还不清楚高寒草甸退化过程中土壤水分变化对土壤动物分布及多样性的影响.本文以祁连山西段的疏勒河源区为研究区,于2021年6月和10月系统调查了沼泽化草甸、草甸、草原化草甸和沙化草甸4种草甸生境中型土壤动物群落组成及土壤水分含量变化,解析高寒草甸中型土壤动物多样性对高寒草甸退化的响应规律,确定高寒草甸退化过程中土壤水分变化对中型土壤动物群落特征的影响.结果表明:沼泽化草甸、草甸、草原化草甸和沙化草甸的中型土壤动物群落组成明显不同,6月和10月草原化草甸生境中型土壤动物密度、类群丰富度和多样性指数均显著高于其他高寒草甸生境,10月沼泽化草甸中型土壤动物密度和类群丰富度显著高于草甸和沙化草甸.中型土壤动物QBS-ar指数变化与中型土壤动物多样性指数变化一致,螨类和跳虫密度比值(A/C)变化与中型土壤动物QBS-ar指数相反.螨类对高寒草甸退化的响应模式不同并存在明显的季节变异,6月和10月革螨亚目的密度在草原草甸均显著高于其他生境;6月和10月甲螨亚目的密度在草原草甸均显著高于草甸和沙化草甸;6月辐螨亚目的密度在草原化草甸的密度显著高于沼泽化草甸,10月它在草原化草甸的密度显著高于草甸和沙化草甸.跳虫对高寒草甸退化的响应模式相近,6月和10月跳虫中的长角跳科和等节跳科在草原化草甸的密度均显著高于其他高寒草甸生境.土壤水分与中型土壤动物密度、类群丰富度、多样性指数和QBS-ar指数均呈显著的二次曲线关系,它们均随着土壤水分含量的增加先增后降.总之,高寒草甸退化过程中草原化草甸中型土壤动物密度、多样性和QBS-ar指数均较高,表明高寒草甸退化过程中土壤水分含量的适度降低可以提升中型土壤动物多样性及其功能.

    疏勒河源区高寒草甸退化中型土壤动物群落结构QBS-ar指数

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