利用2006—2023年白山市逐日气象要素和同期的森林火灾资料，对白山市森林火灾特征进行分析，针对白山市森林防火预报工作中实际应用的《森林火险气象等级（QX/T 77—2007）》《城市火险气象等级（GB/T 20487—2018）》《森林火险气象等级（GB/T 36743—2018）》3个标准及其本地化应用进行研究，结合2012年5月29日长白山西坡一次森林火灾发生前后的火险气象指数变化案例，最终得到不同标准在白山市本地业务应用中的优缺点，并总结了相关应用经验。此外，对《森林火险气象等级（GB/T 36743）》的降水量修正系数和积雪修正系数进行了本地化分析，得出分级预报。结论显示：（1）《森林火险气象等级（QX/T 77—2007）》的森林火险气象指数计算过于复杂，无法有效应用于白山市预报业务，《森林火险气象等级（GB/T 36743—2018）》摒弃前一个标准的复杂算法，并对算法进行升级；（2）结合白山市本地情况，对《森林火险气象等级（GB/T36743—2018）》的降水量修正系数（Cr）和积雪修正系数（Cs）提出了调整建议。
湖泊面积和水量的变化对干旱区生态环境有着重要的影响。本文以青海省格尔木河流域的东达布逊湖为例,基于GEE云计算平台和Landsat数据,构建多指标随机森林算法提取1987—2021年的湖泊面积;结合ICESat和Cryosat等激光雷达数据刻画湖泊水面—水位关系,估算湖泊水量变化;并利用ERA5-Land数据和钾盐开采量基于相关性分析和随机森林贡献率计算方法探讨自然因素和人类活动对湖泊的影响程度。结果表明:湖泊面积在时间上的变化划分为扩张期、萎缩期、恢复期、萎缩期和快速恢复期5个阶段;而在空间上表现出南部萎缩、向西北部扩张的特征;2003—2021年东达布逊湖水量呈现上升趋势。气温、冰川冻土融化和太阳辐射是影响湖泊面积的主要因素,其贡献率分别为31.0%、29.4%和15.5%。在人类活动影响方面,2010年后钾肥的开采是湖泊面积变化的重要诱因。基于ARIMA模型预测发现,湖泊面积将于2030年减小至302.78 km2。
【目的】探讨东北温带8种森林类型非生长季土壤温室气体通量、非生长季土壤温室气体排放的年贡献率及增温潜势的规律,以期揭示森林类型变化对土壤非生长季温室气体排放的影响。【方法】采用静态暗箱-气相色谱方法,测定温带帽儿山2种人工林（红松人工林与兴安落叶松人工林,林龄均51年）、5种天然次生林（硬阔林、白桦林、山杨林、杂木林和蒙古栎林,林龄均为61～67年）和原始针阔混交林（林龄150年）非生长季土壤CO2、CH4和N2O通量及相关环境因子（0～40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度）,采用单因素和Duncan法进行方差分析和多重比较（α=0.05）,利用多元逐步回归从各月平均气体通量的可能影响因子（0～40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度）中筛选主要影响因子。【结果】帽儿山8种温带林型的非生长季土壤CO2通量(15.97～57.86 mg·m-...
青藏高原因其复杂的地形地势和和积雪分布使得多种雪深算法未达到理想的精度。基于新一代被动微波数据AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer2),应用随机森林算法(Random Forest,RF)将亮温(Brightness Temperature,BT)和亮温差(Brightness Temperature Difference,BTD)作为参数输入,并将高程和纬度参数引入雪深反演模型中,经过模拟退火算法进行有效反演因子筛选,构建了基于随机森林算法的青藏高原雪深反演模型。结果表明:与AMSR2全球雪深产品相比,随机森林算法的拟合优度(R2)由0.41提升至0.60,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)由7.36cm降至4.88cm,偏差(BIAS)由3.24cm减小至-0.16cm,随机森林雪深反演模型在青藏高原的精度更高;青藏高原平均海拔超过4 000m,当海拔大于青藏高原平均海拔时,随机森林算法的反演效果最差,但RMSE仅为3.78cm,BIAS仅为-0.09cm;高原南部(25°～30°N)因其复杂的地...
【目的】北方泥炭地对气候变暖引起的冻土退化可能具有正负反馈作用,但其对采伐干扰引起的冻土退化如何响应却仍不清楚。【方法】采用静态箱-气象色谱法和相对生长方程法,同步测定温带小兴安岭岛状冻土区落叶松-泥炭藓沼泽不同采伐处理(D-对照、Z15-轻度择伐15%、Z45-强度择伐45%、J-皆伐)（采伐试验已10 a）样地的土壤呼吸年净碳排放量（CO2与CH4）、植被净初级生产力及年净固碳量及相关环境因子（温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量等）,并依据生态系统净碳收支平衡,揭示采伐干扰对温带岛状冻土区森林湿地碳源/汇的中期影响规律及影响机制。【结果】1)择伐(Z15和Z45)使其土壤CH4年均通量(0.07～1.53 mg·m-2h-1)提高5.7～6.4倍（P> 0.05）,皆伐却使其显著提高20.9倍（P <0.05）;2)采伐（择伐与皆伐）使其土壤CO2年均通量(84.94～106...
气候变暖及永久冻土退化将会增加冻土湿地的温室气体排放,但关于大兴安岭永久冻土区沼泽湿地温室气体通量及主控因子尚不明确。采用静态箱-气相色谱法,同步原位观测大兴安岭永久冻土区7种天然沼泽类型（草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、毛赤杨沼泽-M、白桦沼泽-B、落叶松苔草沼泽-LT、落叶松藓类沼泽-LX、落叶松泥炭藓沼泽-LN）土壤CO2、CH4和N2O通量及土壤温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量、碳氮比、pH值及含水量,揭示永久冻土区沼泽土壤温室气体通量及其主控因子。结果表明:1) 7种沼泽类型土壤CO2年均通量(125.12—163.33 mg m-2 h-1)相近;2) CH4年均通量(-0.007—0.400 mg m-2 h-1)呈草丛显著高于其他沼泽5.6—65.7倍（P<0.01）;3) N2O年均通量(1.52—37.90μg m-2 h<...
基于2007-2016年青海海北站10年季节冻土和气象监测数据,采用随机森林分析方法,分析了青藏高原季节冻土的季节和年际变异,并定量评估了各气象因子对季节冻土的影响。结果表明:(1)季节尺度上,季节冻土总体表现为单峰曲线趋势,根据冻土的冻结与消融过程大致可划分为四个阶段:无冻土期、冻结发展期、冻结盛期和冻结融化期。冻土冻结始于10月初,结束于翌年的6月末,冻结持续时间约为9个月,其中,7-10月为无冻土时期,11-12月为冻土的发展时期,翌年1-3月为冻土的冻结盛期,且于翌年3月冻土深度达到最大,为(195.72±5.16)cm,翌年4-6月为冻土的融化期时期;(2)年尺度上,季节最大冻土深度呈显著增加趋势(P<0.05),而冻土持续天数呈显著减少趋势(P<0.05),这主要是由于平均0 cm地温<0℃的天数下降导致。(3)平均地温和2 cm土壤热通量是影响冻土深度季节变化最重要气象因素,然后依次是净辐射总量、平均气温和最小值气温,而风速、最高气温、日照时数和降水对冻土深度变化影响微弱;平均气温负积温和平均地温负积温是影响季节最大冻土深度的主要驱动因子,而冻结日数对季...
不同的覆盖条件下,季节冻土的特征会存在差异。为了分析积雪与森林/草地覆盖条件下季节冻土的特征,在新疆天山西部巩乃斯河上游的中国科学院天山积雪雪崩研究站的实验场地监测了森林-积雪,草地-积雪,以及草地覆盖条件下季节冻土的冻结深度,并对有无积雪覆盖条件下季节冻土发育过程中的土壤温度和土壤含水量进行了跟踪测量。结果表明:森林-积雪覆盖条件下季节冻土的冻结深度最浅,草地-积雪覆盖条件下次之,草地覆盖条件下最深。积雪的存在可以改变季节冻土的冻结深度,还会影响土壤温度和土壤含水量变化。在季节冻土的发育阶段,积雪的隔热作用使得有积雪覆盖条件下土壤温度和土壤含水量较高;在积雪消融阶段,由于积雪融水的补给,土壤含水量也相应地增加,积雪消失后由于蒸发的存在导致土壤含水量减少。
森林大火是森林生态系统最主要的干扰因素之一,不仅影响着森林生态系统内部的营养物质循环、水分和能量流动、土壤理化性质的变化,而且对冻土环境和冷生土壤和土壤碳库、碳氮循环等生物地球化学过程有着重要影响。随着气候变暖和人为活动不断增强,北方林区火灾日益频繁,对冻土的水热影响显著:活动层加深、薄层冻土退化、浅层有机碳大量快速释放、森林和湿地的逆向演替,导致热融沉陷、滑塌、泥石流等现象发生。通过综述国内外森林大火对冻土环境影响的研究进展,分析指出目前森林大火对冻土环境影响的研究主要集中在火烧之后短时间、小范围的定性描述与推断,缺乏长时间、大范围的定量分析。尤其是在大兴安岭地区,除了20世纪90年代初期的少量研究外,此后这方面研究虽有零星报道,但缺乏长期和系统的观测与模型研究,所以森林大火对冻土环境的研究,可以利用空间代替时间的方法,通过长、短期的野外观测和数值模拟相结合,定量研究森林大火之后,多年冻土的水热状态、过程和变化机制,可以为寒区林区、湿地保护、生态环境修复提供科学依据。
