粉尘微粒作为大气气溶胶的关键组分,对气候变化和大气环境具有重要影响。本文基于青藏高原东南部梅里雪山明永冰川区雪冰、冰川融水,以及大气降水和融水补给的明永河河水中粉尘微粒的连续观测(2022年11月—2024年1月),系统分析了不同水体中粉尘微粒的沉积特征。结果表明:(1)冰川融水径流中微粒数量浓度具有明显的季节差异,季风期显著高于非季风期。(2)在冰川强烈消融期(5—10月),明永河水的微粒数量浓度呈现出明显的昼夜差异,夜间微粒浓度高于白天。这一现象主要归因于夜间冰川消融速率下降,致使融水径流速度减缓,进而延长了河水中悬浮颗粒物的滞留时间。通过对融水径流昼夜连续观测发现,微粒浓度峰值出现在北京时间20∶00前后,这也证明了融水径流的微粒含量日变化与冰川强烈消融过程之间存在响应关系。(3)水体中细小粒径的微粒(0.57~2μm)主导着微粒的数量浓度。不同水体中微粒的体积-粒径分布均呈单峰型,微粒中值粒径较小,反映了该冰川区粉尘微粒主要源于高空远距离传输及其沉降。本研究揭示了梅里雪山冰川区雪冰和水体中粉尘微粒的沉积特征,对分析气候变暖背景下冰冻圈快速消融机制及其对区域气候变化的响应具有重要...
研究玉龙雪山冰尘的理化特征及其微观形貌,不仅可以揭示区域内冰尘的形成机理、来源和影响因素等,更为进一步理解影响冰川消融的机制提供了科学依据。以2023年8~9月在玉龙雪山冰川区消融冰表面采集的冰尘样品为研究载体,分析了冰尘的理化特征和形成机制,讨论了冰尘对冰川融化和冰川区碳循环的潜在影响。通过对冰尘样品进行粒度测试,对总有机碳和微观形貌进行分析,发现冰尘中矿物颗粒体积粒径分布众数介于2~28μm,分布结构较为单一,主要源于粉尘沉降和局地岩石风化;雪冰样品中冰尘的总有机碳含量相对较高,且冰尘总有机碳含量随海拔降低而增加(采样点海拔范围在4 500~4 700 m),表明夏季冰川强烈消融对溶解性有机物质的输送和空间分布存在显著影响;冰尘微观形貌主要表现为致密泥质结构,无机物质和有机物质外观特征明显,内部存在不均匀且形态复杂的孔隙,分形维数较高,介于1.600 8~1.845 6,同时冰尘能谱分析检出了丰富的C、Si、O和Al等元素,表明冰尘中富含碳酸盐、硅酸盐和有机质等物质,这与冰川消融密切相关。研究结果有利于与其他冰川相关研究进行对比分析,对研究其他冰川冰尘理化特征及微观形貌具有指导意义...
在20世纪20年代,内蒙古地区建立的气象站开始观测冻土数据信息,经过几十年的观测资料积累,为研究北方地区冻土变化特征打下了坚实的基础。气候环境和地形条件的共同影响,使得土壤冻结的季节性变化特征极为显著,且对气候变化的反应极为敏感。为全面了解冻土变化特征及对农业生产的影响,以充分利用光热资源,不断挖掘农业生产潜力,本文重点分析了呼和浩特赛罕区的冻土变化特征及其对农业生产的影响,选用呼和浩特赛罕区基准气候站1991年~2023年9月到次年4月(5~8月无冻土)逐日冻土深度及逐年冻土初日和终日资料,利用统计学方法分析了呼和浩特赛罕区的最大冻土深度、冻土初日和终日变化特征,同时分析了冻土变化对农业的影响。
极化合成孔径雷达(Polarimetric Synthetic Aperture Radar, PolSAR)因其成像不受环境、时间和气候影响的优势而备受冰川识别领域研究人员的关注。然而,现有的研究并不能充分挖掘双极化SAR影像中的冰川散射特征。针对这一问题,提出了一个基于双极化Sentinel-1 A数据的冰川分类网络S1-UNet,利用双极化SAR数据中的散射特性,实现了对冰川区域的自动提取。引入了注意力特征融合模块增强图像的低级特征与高级特征之间的关联性;采用了改进的空洞空间金字塔池化(Atrous Spatial Pyramid Pooling, ASPP)模块获取图像不同尺度的散射特征信息;实验结果表明,与其他语义分割和冰川识别网络相比,S1-UNet模型的性能最好,交并比、精确率分别为94.57%、97.82%,召回率达到96.79%。
利用近10 a G6京藏高速沿线自动气象站与交通气象站逐时观测资料,分析G6呼和浩特—卓资县—集宁区段(简称G6呼集段)道路结冰的时空特征及影响因子的变化规律。结果表明:10—次年4月为G6呼集段道路结冰易发期,通过分析“冰点”温度变化,G6呼集段呼和浩特至集宁方向路面温度(简称路温)和气温呈先陡降再缓升的U型特征,卓资段为U型底部,呼市至卓资、集宁段结冰日数呈现“少、多、少”分布,卓资段最先达到结冰气象条件。降雪、积雪是引发该路段道路结冰的主要诱因,年均40次,占比89%,降雪结冰主要发生于11至次年3月,傍晚至凌晨为结冰高发时段,结冰过程持续5~30 h;积雪结冰的特点是时间短,冰面浅薄。降水和高湿引起的道路结冰年均不到5 d,占比11%,主要发生于秋冬、冬春交替夜晚。日最低气温主要集中于06—07时,白天路温高于气温,两者变化趋势一致,其温差从日出至日落呈先增后减,夜晚气温略高于路温,温差稳定。通过路温和气温的变化关系总结出不同区段、时期的温差公式,利用高分辨率气温数据实现路温精准监测,达到及时预警的目的。
为研究渠基土在水分与温度变化下的力学特性与冻胀特性变化特征及在水分与温度变化下衬砌渠道的冻胀响应,本文通过对渠基土进行力学特性与冻胀特性试验,研究了不同水分、不同温度条件下渠基土力学特性和冻胀特性的变化规律。并以此为依据,采用有限元数值模拟,基于水热耦合变化,对渠基土冻胀下衬砌渠道冻胀响应进行了研究。结果表明:渠基土力学特性与冻胀特性在水热耦合下呈现出复杂性。温度差异小时,水分差异对衬砌渠道冻胀变形影响小。温度差异大时,水热耦合对衬砌渠道冻胀变形影响显著。-2℃、-12℃下,衬砌渠道最大冻胀变形相较渠道底部变形大54%、70%。温度差异越大,不同温度条件下法、切向冻胀力差距越大。-5℃下最大法向、切向冻胀力相较-2℃大175%、173%,-15℃下最大法向、切向冻胀力相较-5℃大408%、200%。水分差异相较温度差异对冻胀作用影响小。在水热耦合下,渠基土冻胀作用分布具有非均匀性特征且衬砌渠道裂缝发展与分布特征具有一定规律性。温度差异越大,不同水热条件下衬砌渠道冻胀应力差距越大。-6℃下最大冻胀应力相较-4℃大57%。-14℃下最大冻胀应力相较-6℃大183%。温度越低,水分越多,对衬...
柴达木盆地北部是柴达木循环经济试验区“一区四园”中三个园区的分布区,水资源匮乏,近20年气候变化又使径流发生了显著改变,对水资源评价、河流生态和非地带性植被产生一定影响。为了全方位评价区域径流特征,本文采用WEP 模型对盆地北部6条河流进行长系列径流模拟,并采用实测与模拟结合的数据,结合PCA法筛选出的8个代表性IHA指标,从产汇流时空规律与环境特征流量不同角度进行分析,结果表明:(1)2001年后,山区径流深增加8%~28%,平原区不产流面积缩小58%;(2)1981到2020年径流系列于本世纪初发生突变,突变后径流量均值增幅8%~25%,近10年的增加分两种情况:有冰川补给的河流增加14%~41%,无冰川补给的河流增加26%~28%;考虑径流系列的不一致性,采用短周期和典型周期系列分别评价冰川融雪型和降水补给型河流的多年平均径流量,计算盆地北部区地表水资源总量为10.52亿m3;(3)小洪水因刺激鱼类产卵成为最典型的环境特征流量,研究发现小洪水次数与历时均增加,洪峰流量增加13%~37%。
【目的】摸清青藏公路沿线土壤重金属空间分布特征并进行污染风险评价,为沿路生态环境保护提供依据。【方法】沿青藏公路(西宁-那曲段)选择37个典型路段进行实地调查与土壤采样,由路基向外采集0 m、50 m和100 m处的表土样品共122个,测定土壤中的镉(Cd)、铅(Pb)和砷(As)含量。分别采用内梅罗污染指数(Ip)、地累积污染指数(Igeo)和潜在生态风险指数(RI),依据国家《农用地土壤污染风险筛选值》进行重金属污染风险评价。【结果】青藏公路沿线土壤中Cd、Pb和As的平均含量分别为0.13±0.05、33.20±14.64和18.10±18.25 mg kg-1,均大于土壤环境背景值。从路域横向变化趋势来看,公路路基边坡底部(0 m)的土壤重金属含量显著大于50 m和100 m处,且随公路距离的增加而下降。内梅罗污染指数的范围为0.17~0.88,总体位于未超标的安全线以下,但在格尔木-唐古拉山段存在局部超警戒值的点位。三种不同重金属元素的地累积指数结果表明Cd在大多数点位为无污染到中度污染之间的范围,另外两种重金属为无污染;公路沿线的潜在生态风险指数整体上...
随着寒区资源开发和工程建设规模逐渐扩大,将导致过量重金属持续进入冷生土壤圈中,进而影响寒区土壤生态环境。本文通过文献回顾,对寒区土壤重金属物质来源与排放、空间分布、迁移规律、转化机制以及修复与治理等五个方面进行梳理。寒区土壤重金属受人类活动影响显著,其中,工业排放、交通运输、矿业开发以及农业活动等是寒区土壤重金属的重要来源;重金属在土壤中具有不同分布特征且容易发生迁移,主要取决于人类活动和土壤母质两种因素,且土壤性质、重金属自身特性和外部环境等因素也对重金属分布和迁移转化有一定作用;重金属进入土壤对土壤质地、土壤温度、土壤水文以及植被等可以造成不同程度的影响,虽然固化稳定、生物炭和淋洗等修复方法可以用于部分寒区土壤重金属污染修复,但需要考虑季节性温度变化对修复效果的影响。因此,鉴于重金属对寒区土壤生态环境影响显著,未来研究仍需要继续加强对寒区土壤重金属监测和安全风险评估并进行及时、必要、积极的修复治理,以防止过量重金属进入寒区并对寒区土壤环境造成危害。
乃钦康桑地区是藏南山地极高海拔冰川的主要分布区之一,毗邻拉萨至日喀则349国道,区内冰川现状与变化受到广泛关注,从区域尺度评估该地区冰川变化对于指导当地冰川开发、监测与保护具有重要意义。基于历史时期遥感影像,利用波段比值与目视解译法提取了乃钦康桑地区1976—2022年的冰川边界,整体分析了乃钦康桑冰川的面积、运动与厚度变化特征,并选取区域内三条典型冰川进行详细分析。结合区域气候、地形和冰川表面反照率等因素,解释冰川变化的原因。结果表明,1976—2022年,乃钦康桑地区冰川面积共减少(17.88±6.75) km2,占1976年冰川面积的(17.63±6.70)%。不同规模冰川的数量与面积变化具有较为显著的差异,地形特征也影响冰川变化的异质性。2000—2019年,乃钦康桑地区冰川厚度平均减薄速率为0.26 m·a-1,冰川减薄主要发生在2000—2004年。近年来,区域冰川的减薄量与减薄范围均呈减小趋势。1988—2018年,乃钦康桑地区约62%的冰川覆盖区域呈减速趋势。而区域内8条冰川显著增速,地形是冰川加速运动的主要驱动因素,而高海拔...