为解决气候变暖、施工扰动引起的多年冻土区公路路基融沉失稳问题,探索适用于东北地区多年冻土的路基结构,该研究提出采用大粒径块石层换填地基多年冻土层的新型路基结构对路基变形进行改善,并在京漠公路瓦拉干至西林吉段工程中进行实践。对比不同换填材料对路基热稳定性的影响,将换填角砾路基结构作为对照,建立考虑水分相变和空气自然对流换热的传热模型,对2种路基交工后20 a内的温度状况进行数值计算。结果表明,2019—2039年,换填块石路基和换填角砾路基下多年冻土上限分别降至-4.43 m和-6.51 m,融化夹层面积分别增加至44.48 m2和72.53 m2。换填块石路基比换填角砾路基下多年冻土上限更高,融化夹层更薄。而且换填块石路基下多年冻土上限始终位于块石层内,由于块石颗粒间能够形成良好的嵌锁结构,从而有效抵御地基不均匀变形,因此该路基结构可以有效减小路基沉降量。然而,换填角砾路基下多年冻土上限已经进入中风化安山岩层,而且角砾颗粒间不能形成良好的嵌锁结构,也无法抵御地基不均匀变形,由此判断换填角砾路基的融化沉降量较大,该路基结构不适用于东北多年冻土区...

气候变暖导致高纬度多年冻土退化,引起多年冻土区冻融过程和土壤水热过程发生变化,土壤湿度变化对气候和生态系统产生重要影响。运用ERA-Interim再分析的土壤湿度数据,结合气象数据,采用数理统计方法,分析了1979—2017年东北多年冻土区土壤湿度的年际、季节和空间变化,土壤湿度变化的影响因子及土壤湿度变化所带来的影响。研究表明:年际变化上1979—2017年,东北多年冻土区7 cm和28 cm深度年均土壤湿度呈下降趋势,并且年平均土壤湿度在2008年达到最低;在季节变化上,不同深度土壤湿度在夏秋季节会达到一年中的最大值,7 cm和28 cm深度处土壤湿度呈现两个峰值(4月份、8月份),土壤湿度最大值出现在8月份;在空间变化上,东北多年冻土区中部土壤湿度在1979—2017年变化最大,且为土壤湿度下降明显区。在气候变暖和降水持续减少的背景下,土壤水分可能成为影响东北多年冻土区植被生长的主要因子,使东北多年冻土区植被生态系统发生变化,分析东北多年冻土区土壤湿度的时空变化对进一步理解该区生态系统变化和多年冻土碳反馈效应具有重要意义。

东北多年冻土区作为高纬度寒区之一,对全球变化较敏感.本文基于AVHRR和MO-DIS两种遥感数据源的归一化植被指数,应用CASA模型对1982—2009年东北多年冻土区植被净初级生产力(NPP)进行模拟.结果表明:1982—2009年,东北多年冻土区年均气温、年太阳辐射总量和年日照时数显著上升,年降水量显著下降,CO2浓度及其年增长率显著增大;植被年NPP呈显著的先增加后降低趋势,变化分异节点在1998年.研究期间,东北多年冻土区植被年均NPP总量为623gC·m-2,植被年NPP空间分布差异明显.降水是该区生长季植被生长的主要影响因子,植被NPP对气候变化响应的空间异质性明显.土地利用变化通过改变土地覆被状况使植被NPP发生变化,影响了植被NPP的时空分布特征.植被NPP与CO2浓度呈显著正相关.多年冻土退化对植被NPP的影响随着各区域环境的不同而有所差异.多年冻土区植被NPP与年均地温呈显著正相关,与年最大冻土深度呈负相关.

利用1982～2006年的NOAA AVHRR-GIMMS和MODIS 2种数据集的归一化植被指数(NDVI)数据对东北多年冻土区植被NDVI年际动态和空间差异进行分析,并结合气象数据和土地利用/覆被数据分析了植被NDVI对气候变化和土地利用/覆被变化的响应.研究表明,东北多年冻土区植被NDVI值较高,且空间差异明显;森林为该区主要植被类型,NDVI值较高,主要分布于大小兴安岭和伊春地区;草地集中分布于西南部,NDVI值相对较低.东北多年冻土区过去25a间植被生长的变化趋势为:伴随着气温的显著升高和降水量减少,植被NDVI显著下降.较气温而言,降水量是影响植被NDVI的主要因子(r=0.77,P<0.01).在气候变化和人类活动的双重作用下,东北多年冻土区植被NDVI在1982～2006年间表现为4个阶段:1982～1990年,植被NDVI虽有小幅波动,但整体上呈持续增加的趋势;1990～1993年,植被NDVI呈迅速下降趋势;1993～1997年,植被NDVI呈现回升态势,表现出缓慢上升的趋势;1998～2006年,植被NDVI呈现总体下降趋势.不同植被类型表现出不同的NDVI...

东北多年冻土区降雪、地下冰、河冰、冰丘冰、冰椎冰、路堑挂冰,以及河水、湖水、沼泽水、冻结层上水、冻结层下水、深层地下水等不同类型的冰和水,因其补给来源的不同,形成的时间、存在状态、分布、埋藏条件及水动力性质等差异,其间水化学特征明显差别,其功能、作用、危害及利用价值亦大不相同。实验证明:自然条件下冻结冰椎自净脱盐达55.92％,可用pH值、矿质含量等水化学特性鉴别各类冰和水的类型,判别各类冻害补给水源,以便因地制宜对症治理,并对各类冰和水进行危害及水质、利用综合评价。