降雪量和积雪深度的关系是降雪预报及水文气候模拟中的重要参数。本文利用吉林省50个站点1961—2021年的降水量、积雪深度、气温、风速和天气现象等气象观测资料，分析了降雪量和新增积雪深度的关系及主要气候影响因子。结果表明，在中等及以上强度的降雪过程中，吉林省新增积雪深度（D）与降雪量（S）的比值（深量比，Rds）平均为0.96 cm·mm-1；该比值存在空间差异，呈西部小东部大的分布特征，且存在明显的月际、年际和年代际变化特征，其中月际变化呈现不对称的抛物线型，12月和1月为大值时段；近60年来Rds呈减小趋势，变化速率为-0.01 cm·mm-1·（10a）-1；降雪日Rds与气温呈明显反相关关系，其中在-12～0℃的温度区间，Rds随气温上升呈明显减小趋势。气候变暖、降水量增加和风速的减小是降雪过程中降雪量与新增雪深关系年代际变化的直接原因。揭示降雪量和新增雪深的关系对于认识东北亚中高纬度降雪积雪特征及其成因具有重要意义。

基于1979—2016年卫星反演的青藏高原逐月积雪深度数据、NOAA逐月海表温度和NCEP/NCAR逐月再分析大气环流数据,利用经验正交函数分解(EOF)、谱分析、相关分析和线性回归等方法分析了西藏春季雪深的时空变化特征及其与前期海表温度的可能联系。主要结论如下:1)常年春季,西藏地区雪深空间分布不均,东北部那曲地区为雪深大值区(5mm～7mm),中南部昆仑山山脉附近为小值区(约1mm);线性趋势分析表明,尽管全西藏平均春季雪深呈现显著减小趋势,但具有空间不均匀特点,减小趋势在中北部地区明显,而南部地区不明显;甚至略有增加;2)西藏春季雪深异常存在两个主要模态:第一模态表现为全区一致型变化,大值中心位于西藏西南部和东北部,时间序列具有3～4年振荡周期;第二模态则捕获了一种东西偶极型空间分布,具有准2～3年与10年以上的振荡周期;3)进一步分析表明,第一模态与前期冬季赤道中东太平洋海温异常密切相关,当拉尼娜(厄尔尼诺)事件发生时,受异常大气环流的影响,西藏地区有来自印度洋的水汽输送,且局地气温偏低,有利于(不利于)春季雪深偏多;第二模态则与前期冬季南印度洋东西偶极型海温异常有关,东冷西暖...

土壤冻融交替是陆地表层极其重要的物理过程,土壤冻融状态的频繁变化对地气能量交换、地表径流、植被生长、生态系统及土壤碳氮循环等均具有重要的影响。本文基于1981—2019年ERA5-LAND逐小时土壤温度数据,借助GIS空间分析功能,利用Python编程处理分析了中国东北地区近地表土壤冻融状态的时空变化特征。结果表明:从不同冻融状态起始日期的空间分布来看,近地表不同阶段的起始日期主要受纬度和地形的影响,具有明显的纬度地带性和垂直地带性。春季冻融过渡期和完全融化期的起始日期由东南向西北均呈逐渐推迟趋势,而秋季冻融过渡期与完全冻结期起始日期则由东南向西北随纬度升高越来越早。就不同冻融状态发生天数的空间分布而言,研究区南部春季冻融过渡期发生天数多于北部,西部多于东部,年均发生天数均在30 d以内;秋季发生冻融的天数空间差异不大,研究区一半以上的地区年均发生天数在10 d以内。完全融化期发生天数最多,从东南向西北呈逐渐减少趋势,年均发生天数主要介于150～240 d之间;完全冻结期发生天数则由南向北日益增多,其空间分布表现为一向南开口的簸箕形,各地年均发生天数集中于90～180 d之间。从时间变...

冻融循环作用引起的边坡体内部水分迁移是川西地区季节冻土边坡失稳的主要原因,研究边坡土体渗透系数时间、空间变化特征是掌握水分迁移规律的重要手段.针对冻融循环作用下季节性冻土坡面渗透系数时空变化问题,选取川西新都桥地区某边坡粗颗粒土为测试土样,设计冻土渗透系数试验装置,以30%乙二醇溶液为试验渗透溶液,分别制备不同初始含水率、细颗粒含量、干密度测试土柱;添加30%乙二醇放至低恒温箱中进行12 h以上冷冻处理,开展不同冻融循环次数作用下冻土渗透系数试验,并分析其渗透系数变化规律;在此基础上结合边坡冻融期含水率现场监测数据,分析渗透系数时空变化规律.试验结果表明:初始含水量及干密度不断增加时,冻土非闭合孔隙度和渗透系数均呈减小趋势;冻土渗透系数随细颗粒含量的增加而减小,当细颗粒含量大于20%时,冻土渗透系数减小的幅度较小;冻融循环次数对冻土渗透性能起到抑制作用,当循环次数超过3次时,冻融作用对渗透性能影响不大;季节性冻土边坡1 m冻结深度以内,渗透系数随深度增加减小;11月—1月冻深范围内冻土渗透系数减小,1月—3月渗透系数开始增大.

利用1961-2015年吉林省46个气象站的气象数据,采用气候诊断分析方法,研究了吉林省季节冻土区年冻融指数的时空变化特征及其与经度、纬度、海拔的关系。结果表明:吉林省冻结指数呈由北向南逐渐降低,融化指数由西向东逐渐降低的趋势分布。1961-2015年冻结指数呈显著下降趋势,AFI(空气冻结指数)和SFI(地表冻结指数)气候倾向率分别为-48.7℃·d·(10a)-1和-166.8℃·d·(10a)-1。融化指数显著上升,ATI(空气融化指数)和STI(地表融化指数)分别以57.0℃·d·(10a)-1和93.7℃·d·(10a)-1的气候倾向率显著上升。SFI、ATI和STI分别于2001年、1994年和1997年发生了突变。20世纪60、70年代冻结指数异常偏高,融化指数异常偏低。吉林省年冻融指数的变化趋势在未来整体上依然延续下去,即冻结指数为下降趋势,融化指数为上升趋势。冻结指数受纬度影响最大,随着纬度的升高而上升,融化指数受海拔影响最大,随着海拔的升高而显著下降。冻结指数气候倾向率随着海拔的升高而上升,融化指数气候倾向率随着纬度的升高而上升。

最大冻结深度是季节冻土变化的主要指标,也是季节冻土地区工程设计、建设、运营的重要参数。通过斯蒂芬(Stefan)方法计算了1990-2014年西藏地区季节冻土的最大冻结深度,分析了其时空变化特征,结果表明:近25 a西藏地区季节冻土最大冻结深度在空间分布具有垂直分带性、纬度地带性和区域性等规律,基本上呈自西北向东南方向递减的空间分布特征;时间上,在全球气候变暖的背景下,最大冻结深度基本呈逐年减薄的特征。西藏地区季节冻土最大冻结深度与年平均气温和年降水量呈现负相关,随着年平均气温和年降水量的上升,最大冻结深度呈减小的趋势,且最大冻结深度对年平均气温的响应比对年降水量的响应显著。

基于MK检验、滑动t检验、EOF分析方法,使用近50年(1961-2012年)黑龙江省32个气象基准台站逐日冻土观测数据、气温观测数据,对黑龙江省冻土厚度时空变化特征进行了分析。结果表明:(1)近50年黑龙江省冻土厚度减少了12.86 cm,下降速率为-0.53 cm/a,以2001年为界发生了突变。(2)冻土厚度空间分布呈现由北厚南薄格局,中部地区冻土厚度较同纬度其他区域偏低;空间变化呈现南部冻土厚度降低快,北部降低慢,中部与西部、东南部呈相反变化的特征,伊春、铁力、漠河观测点为冻土变化敏感区。(3)气温是影响黑龙江省冻土厚度变化的主要因素,与冻土厚度相关系数为-0.611。本文的主要贡献为揭示了黑龙江省冻土厚度的空间变化特征,为相关研究及各级政府规划提供了依据。

为了分析祁连山冻土深度对春小麦发育期的影响,利用祁连山区11个站春季冻土深度及张掖和武威站春小麦发育期资料,采用回归分析、相关性检验、F检验等方法,分析了冻土深度的时空变化特征以及春季冻土深度对祁连山区春小麦发育期的东西部影响差异。结果表明:冻土深度最大出现在祁连站,以此为中心,向低海拔区域呈逐渐减小趋势;春季冻土深度随时间变化呈现明显的减小趋势,减小主要出现在1985年以后,1961—1984年变化幅度较小,这与春季明显的增温时段基本同步。春季冻土深度对祁连山东部代表站点武威春小麦的发育期影响效果显著,先后影响到了春小麦的播种、出苗、三叶、拔节、孕穗、抽穗以及成熟,冻土深度增加,则发育期延迟,延迟速率为0.5～2.4天/10cm;然而,春季冻土深度对西部代表站点张掖春小麦的影响并不显著,只对出苗和三叶产生一定的影响。