本文选取沱沱河气象站1961—2022年气温、2004—2022浅层地温、2016—2022深层地温资料以及2022年人工冻土观测数据代表长江源地区气象资料,采用气候倾向率及SPSS软件进行相关性分析。结果表明:长江源地区平均气温以0.37℃/10 a的趋势增加;0~20 cm地温均呈波动上升趋势,0 cm地温最大值出现在2006年(2.7℃),最小值出现在2014年(0.2℃);5~20 cm地温最大值均出现在2016年,最小值均出现在2014年;40~320 cm地温略呈不明显下降趋势,最大值均出现在2017年,最小值均出现在2019年。深层地温与浅层地温最小值出现时间相差5 a。长江源地区10月开始出现冻土,至次年5月冻土深度达到最大值,7—9月无冻土出现。冻土深度春季>冬季>秋季>夏季。长江源地区冻土与0 cm、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、40 cm、160 cm、320 cm地温的相关系数通过了0.01的显著性检验。80 cm未通过显著性检验,表明80 cm地温对冻土的影响不明显。
气候变暖正在导致北半球多年冻土区的土地覆被类型和植被生物量发生快速变化,而不同冻土类型区和不同土地覆被类型区对气候变化的响应程度尚不清楚。基于Slope趋势分析和皮尔逊相关性分析,量化了2000~2021年北半球多年冻土区归一化植被指数(NDVI)的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明:约21.43%的多年冻土区NDVI值表现出显著增长趋势,其中连续和不连续多年冻土区的NDVI值增长速率是零星多年冻土区的2~3倍。在月尺度上,约33.75%多年冻土区的NDVI值在6月呈显著增长趋势,其中连续多年冻土区和灌丛植被类型区的增长速率最快。气温、降水量和活动层厚度均呈显著上升趋势,积雪覆盖率呈下降趋势。气温升高对俄罗斯等低纬度冻土区的植被生长起到了促进作用;降水在蒙古高原等一些特定干旱区对植被生长具有促进作用,但在俄罗斯中部和加拿大南部存在不利影响;积雪对于俄罗斯南部等积雪覆盖较低地区的植被生长有促进作用,而对于北极等积雪覆盖较高的地区存在不利影响;活动层厚度的增加有助于俄罗斯北部等冻土区的植被加速生长。总之,北半球多年冻土区植被整体呈增长趋势,气温升高仍然是北半球多年冻土区植被生长的主控因...
近年来,在全球气候变暖的背景下,中国季节冻土最大冻结深度总体呈现减小的趋势。相比于传统的钻孔勘探的方法,卫星遥感技术可以更准确、方便、全面地估算河北省季节性冻土分布及最大冻结深度。利用2002—2022年的遥感地表温度数据,以及1970—2021年的气温数据,采用Stefan公式模拟了河北省季节性冻土最大冻结深度分布及变化规律,并分析了河北省季节性冻土最大冻结深度时空分布特征及其与平均气温的相关性。河北省季节性冻土最大冻结深度总体随海拔高程的降低呈由西北向东南递减的趋势;近50年来,随着气温的升高,河北省季节性冻土最大冻结深度总体呈现减小趋势,平均变化率为-3.60 cm/10 a;季节性冻土的最大冻结深度与平均气温的关系整体呈负相关,中南部及中北部地区的相关性较好,大部分地区的相关系数的绝对值达到了0.55以上;利用卫星遥感数据反演的最大冻结深度可为揭示河北省季节性冻土对气候变化的响应提供参考依据。
利用黑龙江大学寒区地下水研究所埋设于大兴安岭松岭区水文站内的寒区低温地温自动监测装置和1.5 m百叶箱,选择冻土发育期内实测的地温与气温数据资料,运用双变量分析法监测分析了该研究区内冻土发育期的地温对气温变化的响应关系。结果表明:(1)近5 d地表日平均气温与不同深度地温的相关系数最大为0.999,不同深度的地温对气温变化的响应具有一定的滞后性,且与过去时间气温的积累温度呈正相关;(2)50 cm和地表的土壤30 d的两要素相关性相对稳定,无论是进行5、8、11、15步长的滑动,都较为稳定;(3)气温表现出自相关不明显,滞时1 d后相关系数下降到0.4以下,地表温度负相关系数较高的时间在15 d左右,而其他土壤层温度在20 d左右,尤其是300 cm的土壤温度自相关在18 d左右。
为探究青藏高原近年来冻土退化情况,使用MOD11A1地温数据和Stefan模型,在1 km的空间尺度上模拟了青藏高原2000~2020年的多年冻土活动层厚度(AALT)。结果表明,近20年来青藏高原多年冻土AALT平均值达到2.43 m,AALT较厚的地区主要分布在多年冻土区的边缘,而AALT较薄的地区主要分布在大片连续多年冻土区的内部。AALT增厚区多呈面状、集中分布,主要分布在气温较高的青藏高原西部,且AALT与气温随时间的波动情况相似,都有增加趋势,说明AALT可能受气温的影响;而AALT变薄区多呈点状、零散分布,主要分布在青藏高原东部和西南部分地区。青藏高原上不同植被类型的AALT从大到小依次为灌丛>林地>草地>永久湿地;在灌丛地区,AALT与NNDVI呈显著负相关关系。
基于2001-2020年MODIS数据、气象数据和土地利用数据,用趋势分析、相关分析法,分析黑龙江省多年冻土区NDVI和土地利用类型变化及气候因子的影响。结果表明,过去20年间黑龙江省多年冻土区,NDVI平均值呈增长趋势,线性倾向斜率0.0035/20a,NDVI与年降水量、年平均气温相关性在研究区西北部和东南部相关性较强,与NDVI变化具有一致性。研究区耕地、建设用地、未利用地面积总体呈增加趋势,林地、草地和水域面积总体呈减少趋势,研究区未利用地、林地和耕地NDVI有所增加。
对清原满族自治县国家基本气象站1962-2020年冻土器观测数据进行分析,得出清原满族自治县冻土深度变化与月平均气温之间的月、年变化特征。将冻土深度的年平均值、月值与月平均(最低、最高)气温等气象因素进行比较分析得到:一般温度越高,冻土深度越浅,反之冻土深度越深。通过比较分析得出清原满族自治县年冻土深度变化与气温呈负相关。
近年来,随着气候变化,伊犁河谷积雪消融加快,极端水文事件的频度和强度也在加大。通过利用中国科学院天山积雪站附近小流域的土壤水热和积雪融雪观测数据,对研究区积雪消融规律、冻土水热变化特征及其对气温和融雪量的响应进行了分析。结果表明:在冻土融解阶段,土壤温度的变化依赖大气温度的变化,而土壤水分受融雪量和气温的影响较大,高度相关。表层土壤含水率的变幅最大,而深层土壤水分值较稳定,土壤水热的季节性变化自秋-冬-春大致呈现"下降-平稳-上升"的趋势。在冻土层上边界,土壤含水率随着累积融雪量的增加而增加并达到饱和值,而冻土层下边界(40 cm深度)土壤水分保持非饱和稳定状态。在山区,降雪量是水资源形成的主要来源。融雪量与大气温度的相关性显著(系数为0.785),融雪量对水资源形成的贡献率为40%左右。研究冻土水热对融雪和气温的响应过程,对于新疆水资源形成机理、转化利用以及洪水预报具有重要的参考价值。
为研究寒区隧道非冻土段在冻融循环条件下的底部融沉规律以及洞内不同的气温对隧道底部融沉变形的影响。利用温度场解析解确定非冻土段范围,采用有限元进行建模计算。计算结果显示:在冷空气作用下,原来处于非冻结状态的围岩开始发生冻结,并产生向上的冻胀位移,表层围岩的冻融位移最大,初期最大冻胀位移可达8 mm,随着洞内气温的周期性变化,底部围岩出现周期性的冻融,最大融沉位移逐年增加,第8年开始冻融变形达到稳定,最大融沉位移可达20.0 mm,冻胀位移则稳定在5 mm左右。总体来说,随着围岩温度周期性变化趋于稳定,其冻融位移的周期性变化也趋于稳定。在不同气温影响下,随着隧道进深的增加,隧道底部的最大冻胀位移和融沉位移均减小。
利用东北地区121个气象站逐日冻土深度、积雪深度、平均气温、地表平均气温及降水量数据,分析了1964—2017年冬半年冻土的变化特征及气象要素对冻土的影响。结果表明:东北地区积雪深度、平均气温、地表平均气温与冻土深度相关系数较高,降水量相关性不大。20世纪60年代平均气温、地表平均气温及负积温最低,最大冻土深度为历年代最深;随着气候变暖,最大冻土深度以6.15cm·(10a)-1的速率显著减小。冬半年平均最大冻土深度为123cm,呈显著纬向分布,自辽东半岛向大兴安岭北部递增;随纬度和海拔高度的增加,平均气温和地表平均气温降低,负积温增加,且由北向南地气温差增大。最大冻土深度全区有90%以上的站点减少,减少速率以0.1~10cm·(10a)-1为主。冻土持续时间随纬度升高而增加,月最大冻土深度和积雪深度最大值分别出现在3月和1月,最大冻土深度的增加要滞后于积雪深度的增加。由于积雪对地温的保温作用,积雪深度较浅时,冻土深度增加较明显,随着积雪深度的增加,冻土深度变化较小,积雪对冻土起到了保温的作用。对于高纬度地区站点,30cm左右为积雪的保温界限...