北疆地区积雪与冻土变化的特征分析

利用1960—2007年北疆6个国家基本气象站积雪及冻土资料,分析了北疆地区积雪和冻土深度的气候分布特征,并利用统计学方法总结了积雪对冻土变化的影响。结果表明:（1）最大冻土深度受海拔高度的影响较大,并与其成正比。最大冻土深度值出现年代从平原向山区滞后;从20世纪80年代后最大冻土深度出现减小的趋势,且平原较山区更加明显;3个不同类型冻土区冬季最大冻土深度和平均冻土深度的年际变化基本上随时间逐渐减小;（2）Ⅰ区的最大积雪深度大于Ⅱ区和Ⅲ区,各站冬季最大积雪深度和平均积雪深度的年际变化基本上都呈现单峰单谷型;（3）Ⅰ区最大积雪深度和最大冻土深度的对应关系呈现双峰型,Ⅱ区为单峰型,Ⅲ区则为对数型。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,当积雪深度超过一定限值后,冻土深度还有下降的趋势;（4） M-K检验结果为各站最大冻土深度与积雪的变化趋势基本相反且突变点基本一致,呈现负相关。     

SHAW模型模拟积雪覆盖下土壤热过程的不确定性分析

为探究SHAW(Simultaneous heat and water)模型中输入参数不确定性在模拟积雪覆盖条件下土壤热过程中对输出结果造成的影响以及关键影响因素，以松嫩平原黑土区东北农业大学试验场为研究区域，运用SHAW模型模拟积雪覆盖条件下6个不同深度土层热过程动态变化情况，并结合拉丁超立方取样(Latinhypercubesampling,LHS)方法，采用标准秩逐步回归探究参数不确定性对土壤冻结深度和温度输出不确定性的影响。结果表明：SHAW模型能够反映土壤冻融规律，6个深度土层温度的模拟值与实测值平均绝对误差小于2℃，选取的参数对土壤温度的输出敏感性较弱，而初始积雪厚度对土壤冻结深度的输出起主导作用。总体而言，SHAW模型基于LHS抽样和标准秩逐步回归方法可用于模拟积雪覆盖条件下土壤热过程模拟研究。     

积雪对地面热状况的影响

加拿大学者研究了积雪对地温稳定性的影响,结果显示,冻土区的土壤导热率比非冻土区的要大。在多年冻土区,积雪状况决定年均地温。有积雪覆盖存在时,年均地温提高了几度。在季节性冻土区,温度的增加主要取决于积雪持续时间,受积雪堆积过程中的参数影响不大。最大最小温度包络线的宽度越小,年均地温的图像越接近冰点。即使是在地表裸露或相类似的情况下,随深度增加温度包络线宽度变小,年均地温接近零点。在多年冻土区,有积雪覆盖时,随着深度的增加,年地温波动的振幅减小;与此相反,在季节性冻土区,有积雪覆盖时,随着深度的增加,年地温波动的振幅加大。春季融雪率对年均地温的影响不大。     

季节性积雪消融对浅层土壤热状况的影响

为确定季节性积雪的消融变化及其对浅层土壤热状况的影响,该研究以野外实测试验数据为基础,分析了积雪消融期的雪层厚度变化以及浅层土壤温度状况。研究结果表明：积雪消融速率与气温变化密切相关,但积雪厚度的不同并未明显引起日积雪消融量的差异;积雪覆盖下土壤温度变幅明显小于无雪区,土壤温度对气温变化的响应及解冻时间随积雪厚度的增加而延后;积雪的存在阻碍了地气之间的能量交换,使得气温对土壤温度的直接影响深度在减小,体现为49 cm厚积雪区减少了10 cm,而80 cm厚积雪区更是减少了25 cm,从而表明季节性积雪对土壤温度的影响随雪层的加厚而增强;当积雪融化完毕之后,土壤温度状况逐渐恢复到无雪时的水平,并且土壤深度越浅,其恢复速度越快。这为地气之间能量交换的进一步研究提供了参考,对土壤学、农业灌溉、农业生产等相关问题的研究有着一定的参考价值。     

低温季节西南亚高山森林土壤多酚氧化酶动态研究

以亚高山针叶林均质化土壤为研究对象,采用裸露地表、凋落物覆盖、积雪覆盖、凋落物和积雪同时覆盖4个不同覆盖处理的原位培养实验,对各处理在低温季节(11月～5月)土壤表层(0~10cm)和下层(10～20 cm)多酚氧化酶(PPO)活性动态进行了分析,结果表明:(1)在低温季节,所有处理表层PPO活性在12~2月出现波动,差异不显著;下层土壤PPO活性逐渐升高,到低温季节结束前后活性达到最高,但是不同处理的升高幅度不同;(2)积雪和凋落物覆盖变化引起不同处理和不同深度土壤PPO活性动态的差异性响应。不论是表层还是下层土壤,在整个低温季节积雪对PPO活性的影响达到极显著水平,但凋落物覆盖能缓冲积雪对PPO活性的效应。(3)降雪时空格局变化对亚高山土壤PPO的影响主要体现在没有凋落物覆等盖层的裸露土壤,在有凋落物等覆盖情况下,全球变化可能导致的积雪减少甚至消失对土壤PPO活性的影响不大。     

东北低山丘陵区季节性积雪特性研究

为探究东北低山丘陵区冬季积雪物理特性变化过程,利用超声雪深监测仪和Snow Fork雪特性分析仪采集积雪物理特性(积雪深度、积雪密度、液态含水率)数据,分析积雪深度、密度和液态含水率随时间的变化特征及其在垂直剖面上的变化过程。结果表明:主要积雪期为11月下旬至翌年2月中下旬,积雪深度与雪层温度、气温呈显著负相关关系,与降雪量呈正相关关系。积雪消融主要集中在10:00—18:00之间,且积雪消融相对于气温表现出滞后性,滞后时间约为4h。积雪初(12月1日观测),雪底层密度为0.198g/cm~3,表层为0.126g/cm~3,从底层至表层呈逐渐减小趋势。随着雪底层形成深霜,中间层5—10cm的积雪密度大于表层和底层。积雪0—5,5—10,10—15cm层平均液态含水率分别为0.308%,0.319%和0.205%,中间层最高,整体表现为单峰型。积雪液态含水率与积雪密度呈显著正相关关系(r=0.866,p0.05)。研究结果将为融雪径流形成、融雪侵蚀防治以及季节性积雪区生态系统功能评估提供基础数据。     

天山北坡中段草地、林地积雪消融过程的定量化分析

依托天山森林生态系统定位站,选择典型区域设置林地、草地固定观测小区,在积雪消融期对林地和草地积雪特性(雪深、雪密度、液态含水率、雪温)、产流量、侵蚀量以及常规气象指标进行定量化观测,对比分析林地和草地的积雪消融过程。结果表明:积雪消融期林地树冠对降雪的截留量约为56.8%,草地平均积雪深度是林地2.5倍;因树冠截留雪受重力作用下降使融雪产流后期林地积雪深度下降速率大于草地;林地融雪产流的时间比草地早,产流期林地和草地积雪层密度、液态含水率的变化规律相似,"峰值"均在积雪中间层,但林地积雪的平均雪密度和平均液态含水率分别为0.48 g/cm^3,0.61%,均大于草地0.29 g/cm^3,0.52%;林地雪温的"峰值"在积雪表层,而草地在积雪底层,林地平均雪温为-0.032℃,低于草地0.046℃;且雪液态含水率和积雪层温度呈正相关(r=0.611,p<0.05);草地径流小区的产流量和对地表的侵蚀量分别是林地的2,6倍;林地、草地对地表的侵蚀量占总径流量百分比分别为0.21%,0.71%;林地在融雪产流过程中对地表的冲刷作用小于草地,体现了森林的固土作用。研究结果为小尺度探讨积雪消融过程提供理论依据和数据基础。     

上坡融雪径流对下坡融雪影响的模拟试验

东北低山丘陵区土地利用复杂,常有上坡积雪优先融化产流现象,不同产流模式融雪侵蚀过程不同.为深入了解上坡积雪优先融化条件下坡面融雪产流过程,采用室内模拟融雪试验,研究解冻期上坡融雪径流、坡度、坡长及积雪密度对坡面融雪产流过程的影响.结果表明：1）影响积雪融化速率的主要因素为上坡融雪径流,上坡融雪径流量为0.1L/s时,融雪速率为591 g/min,上坡融雪径流量增加至0.5 L/s时,融雪速率提高到1 121 g/min,融雪速率加快近2倍;2）坡度与积雪融化速率呈正相关关系,坡度为2°时,融雪速率为766 g/min,坡度提高至14°时,融雪速率增大到1 002 g/min;3）融雪速率随坡长增加整体呈上升趋势;4）积雪密度变化与积雪融化速率之间线型关系不明显.研究结果可为融雪侵蚀预报模型研究提供参考.     

丰林自然保护区3种典型森林类型对降雪、积融雪过程的影响

选择小兴安岭丰林自然保护区内的云冷杉红松林、云冷杉林和白桦林3种典型林分类型为研究对象,选取不同林分类型的典型地段设置样地,通过量雪槽、量雪桥、量雪器测定林内外降雪和积雪的深度、密度及雪水当量,进行了林分内外降雪、积雪和融雪过程的对比研究。结果表明,受叶面积指数的影响,云冷杉林的截雪量最大,积雪保存率最高;云冷杉红松林的截雪量和保存率次之,白桦林最小;林外草地最大积雪厚度最高,其次为白桦林,再次为云冷杉林及云冷杉红松林;林内外积雪融化时间均在2月初,3月中旬积雪消融速率加快,其中常绿的云冷杉林和云冷杉红松林融雪持续时间可达60d,较林外草地和落叶白桦林多延长5~20d;另外,林内的降雪和积雪密度大多均小于林外(平均为0.113g/cm3),差异不显著(P0.05)。总之,林分内外及不同林分类型之间的雪水文过程具有明显差异,森林对降雪具有明显的截留作用,并可延长积融雪过程,特别是常绿针叶林,其原因除受叶面积指数或郁闭度的影响外,可能与冠层结构、气候变化、地形因素和积雪性质等有关。     

木谷坊使用寿命与影响因子测试

以往关于木谷坊朽化速度的研究很多,但这些研究注重的问题都是基于田间木谷坊朽化速度与时间的关系,认为木谷坊的朽化是由风化因素决定的,没有建立木谷坊朽化速度与这些因素的相关方程。本研究观测了日本7座木谷坊6~9 a内的朽化速度。木谷坊质地为日本雪松和扁柏,除此之外,计算了坝上溢流的设计高水位、温度指数及最大积雪深度与木谷坊坝朽化速度相关关系。设计高水位由经验公式求得,温度指数和最大积雪深度从以往的研究中获得,研究结果表明,木谷坊的朽化速度与设计最高水位相关显著,坝建在陡坡河床情形下,温度指数和最大积雪深度对坝的朽化速度没有明显的影响。     

小兴安岭不同类型人工林林内积雪特征

为研究小兴安岭林区不同人工林类型林内积雪特征,分别从雪厚度、雪水当量和雪密度指标对3种人工林林内降雪和积雪进行研究。结果表明:不同人工林内积雪厚度和雪水当量受降雪输入率的影响,降雪量越大,积雪厚度和雪水当量越大,且不同林型间有显著差异(P<0.01),其中落叶松人工林内积雪厚度和雪水当量最高,分别达到36.1cm和56.1mm;红松人工林次之,为31.3cm和45.8mm;红皮云杉人工林最小,仅为26.1cm和38.6mm。森林对积雪有明显的保存效应,积雪厚度和雪水当量的保存效率由大到小顺序为原始阔叶红松林(对照)>红松人工林>红皮云杉人工林>落叶松人工林,原始阔叶红松林对积雪厚度和雪水当量的保存率最高,分别达到51%和90.5%;各人工林对积雪厚度和雪水当量的保存率平均值分别为47.2%和84.6%;林外空地的保存率分别仅为38.2%和69.3%。林内积雪的密度小于林外,不同人工林内积雪密度在0.14～0.16g/cm3之间。     

季节性冻土区积雪的生态效应

冰雪作为固体淡水资源在全球部分地区水分平衡和水分利用中有着不可忽视的作用,且在全球变暖的背景下,冰雪资源的利用受到了越来越多的关注。本文综述了积雪生态效应的国内外研究进展,着重介绍了积雪消融与季节性冻土、植被、土壤微生物及融雪产流的关系等。现有的结论表明:积雪是调节土壤过程的关键性因子,积雪深度、持续时间等强烈影响着生态系统的土壤水热和微生物的动态转变及营养需求。积雪可以影响土壤呼吸过程,改变碳循环,进而影响植物的生长和群落组成;反过来,植被可以通过影响地表覆被、风向及拦截降雪等影响积雪降、融格局。文章为进一步研究积雪的生态影响机制提供了参考,并对今后的冰雪资源的研究方向提出了建议。     

大兴安岭地区天然樟子松林降雪截留及积雪特征

为研究大兴安岭地区不同林分组成天然樟子松林降雪截留及积雪特征,选择黑龙江漠河森林生态系统定位站研究区内3种不同林分组成类型樟子松林为研究对象,对其降雪截留、积雪厚度、雪水当量及雪密度进行测量。通过对14场降雪的观测分析,结果表明:在整个观测期内,类型Ⅰ的林冠截雪量最大,其值为16.4mm,占同期降雪量的23.66%。不同林分组成类型对林内积雪厚度和雪水当量均有显著影响(P0.05),其中类型Ⅲ内积雪厚度和雪水当量最高,分别达到37.00cm和79.3mm。在3种林分组成类型樟子松林中,积雪雪水当量和雪密度均表现为10-20cm20-30cm0-10cm。不同林分组成类型樟子松林对林内积雪雪水当量有影响,但对雪密度无显著影响(P0.05),其积雪雪密度范围在0.217~0.226g/cm3之间。相比于林外空地积雪的保存率(36.04%)来看,类型Ⅲ的保存效率最高,达到57.99%,类型Ⅱ次之,为53.86%;类型Ⅰ最低,仅为50.92%。由此可见,森林具有保存积雪的效应。     

低温季节西南亚高山森林土壤轻组分有机碳动态

轻组分有机碳(LFOC)易受短期土地利用方式和环境变化的影响而被用作土壤有机碳短期环境效应的特征指标。通过西南亚高山均质化土壤在不同覆盖情形(裸土除雪BNS、裸土覆雪BS、凋落物除雪LNS、凋落物覆雪Control)下低温季节原位培养,对0~10 cm和10~20 cm深度LFOC影响的动态分析,结果发现:西南亚高山土壤LFOC平均占该土层总有机碳比例为15.5%;经过一个低温季节,不同处理下的LFOC比例变幅介于13.6%~21.1%;土壤0~10 cm和10~20 cm的LFOC在低温季节波动剧烈且含量高,甚至高于生长季节初期和末期,显示亚高山森林土壤碳动态在低温季节仍然极活跃;0~10 cm土壤中在低温季节凋落物覆雪处理土壤LFOC最低,而其余3个处理裸土除雪、裸土覆雪、凋落物除雪处理下LFOC含量和波动幅度均高于凋落物覆雪处理,表明土壤表面的凋落物和积雪覆盖及其组合显著影响0~10 cm土壤LFOC动态和含量;10~20cm土层LFOC时间动态也存在处理效应,显示地表覆盖同样影响下层土壤的LFOC过程;效应分析显示凋落物、积雪、采样时间、土壤深度及其交互作用对土壤LFOC含量的主效应和交互作用达到显著水平,特别是凋落物和积雪同时存在时抑制土壤LFOC形成而有助于维持土壤有机碳的稳定,而凋落物和/或积雪的消失均导致低温季节土壤LFOC升高。因此,在西南亚高山低温季节地表凋落物和积雪覆盖及其组合变化,将会影响亚高山森林土壤碳的库容量和稳定性。     

中国西部积雪微波遥感监测

用１９７８－１９８７年多通道微波扫描辐射计所获取的地表微波亮温及亮温－雪深区域订正反演算式，计算了１００°Ｅ以西中国境内年与和的平均雪量和雪盖率，以及的年际变化，阐明了积雪时空的变化，所取得的高原及高山低山积雪监测结果，为当地积雪资源的开发利用提供了可靠依据。     

青海高原牧区雪灾逐级判识模型

降水、气温、风速是形成积雪的气象因子,由于承灾体（畜牧业生产）的脆弱性,积雪在一定程度上对畜牧业产生不利影响,但是某地区的自然、社会条件和人为活动作为孕灾环境能使这种不利影响加强或者发生转变,减轻或者加剧雪灾造成的损失.本文应用灾害学的理论和观点,对灾害形成的致灾因子、孕灾环境和承灾体等要素分层分析,明确各影响因子的作用及其相互关系.由此建立从降水、积雪、成灾到灾情评价的逐级判识模型,在地理信息背景数据库的支持下,从产生降水之后进行动态监测,并对不同地区的雪灾发展趋势做动态预测,最后实施灾情评估.经实际检验,该模型具有业务应用潜力.     

黑龙江省冬小麦气候区划研究

根据近年来黑龙江省各地冬小麦试种的田间试验及生产调查，结合该省气候历史资料分析得出影响冬小麦安全越冬、返青的5个农业气象指标，即冬季严寒、积雪深度、土壤水分、返肝期气温变化及风速大小、春季冻融交替的倒春寒指标，由此计算出的气候综合指标值为主，辅以限制性指标进行修正，将该省划分为3个冬小麦气候区，即冬小麦可能种植区、冬小麦风险较大气候区、冬小麦不宜种植气候区，并提出发展该省冬小麦生产的建议。     

雪深再分析资料在锡林浩特地区的适用性评价

利用欧洲中期预报中心（ECMWF）提供的1981-2010年ERA-Interim全球再分析积雪资料和ERA Interim/Land陆面模式积雪资料（简称ERA-Land）,以锡林浩特地区（锡林浩特、阿巴嘎旗、东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗、正蓝旗、多伦县、那仁宝力格、克什克腾旗）共8个国家气象台站的观测资料为标准,计算其与再分析资料的相关系数、平均偏差、标准差比等统计参数。结合线性变化对比及质量指数和Brunke排名法,综合评估雪深再分析资料在锡林浩特地区的适用性。结果表明：ERA-Interim、ERA-Land资料均能很好地再现研究区积雪深度的季节变化趋势,但锡林浩特及其以东站点较西部站点再现能力更强;ERA-Land资料的模拟效果更优,且具有很好的稳定性,其在包括锡林浩特的研究区北部站点较南部吻合度高,质量较好;ERA-Land资料在锡林浩特地区大部分站点有质量变好趋势,那仁站最明显,在锡林浩特以南的正蓝旗站、多伦县站呈现变差趋势,但变率很小;ERA-Land资料在东乌珠穆沁旗站排序结果最优,正蓝旗最差。     

流动沙丘不同部位风蚀积沙特征研究

[目的]探究和利用流动沙丘各部位的风蚀积沙规律,为提升固沙技术措施提供依据。[方法]在典型新月型沙丘上设置3台光电子式积雪深度测定仪观测流动沙丘不同部位的风蚀和积沙规律。[结果]在特定风速下落沙坡随着起沙风速变化其积沙深度由1cm逐渐增加到12cm,并在起沙风速下降时形成一个强烈的积沙过程;迎风坡在起沙风速时处于最大的风蚀状态,并随风速变化形成一个由强风蚀到弱风蚀的转变过程;沙丘顶部在临近起沙风速时处于风蚀过程,并随起沙风速的逐渐增加又处于积沙过程。此外,流动沙丘迎风坡在12月至翌年5月间净风蚀深度月均值约为29.85cm;落沙坡在12月至翌6月间积沙深度月均值净增加139.5cm;而沙丘顶部在3—11月为风蚀发生期,平均风蚀深度变化值为27.3cm,12月至翌年3月为积沙发生期,平均积沙深度变化值为29.47cm。[结论]风速对流动沙丘不同部位风蚀积沙特征变化具有重要影响,而且不同部位风蚀积沙程度存在明显差异。     

锡林河流域积雪时空特征及其对径流的影响

寒旱区草原流域地表水资源极为匮乏,融雪径流是寒旱区草原流域重要的水源,冰雪融化对河川径流有着十分显著的影响。利用锡林河流域水文站2000—2013年逐日径流数据、锡林浩特气象站2000—2015年逐日平均气温、降雨、雪深数据及MOD10A2积雪产品数据,分析了锡林河流域积雪面积、雪深年际变化特征,气象因子与积雪面积、雪深之间的相关性,以及径流的影响因素。结果表明:研究区积雪面积、雪深年内变化呈单峰型,冬季积雪面积、雪深均达到最大值,春秋次之,夏季最小。在年际变化上,积雪面积、雪深总体呈现增加趋势,其中冬季的积雪面积呈显著性增加。通过研究区气象因子与积雪的相关性表明,在积雪期,气温、风速和日照时数是影响雪深和积雪面积的主要因素,而在融雪期,气温与降水是影响雪深和积雪面积的主要因素。对径流影响因素的分析可得,气温对径流的影响最大,并且积雪面积、雪深与径流之间也存在很强的相关性,说明积雪的变化也会对径流产生影响。研究积雪动态变化及其对径流的影响对寒旱区草原流域水资源管理、农牧业发展和灾害防御具有重要的现实意义。