天山北坡积雪期不同下垫面雪密度及液态含水率对比分析

利用Snow Fork雪特性分析仪和超声波雪深传感器,分别对林地、草地和灌木地的积雪深度、雪密度及液态含水率进行监测,对比分析3种下垫面雪密度、液态含水率在积雪垂直剖面分布的差异性及积雪深度随时间累积的变化特征。结果表明:主要积雪期为历年11月至次年2月,积雪期3种下垫面雪深变化规律基本一致,呈累积变化趋势,但林地因自身树冠层的截留作用,其平均积雪深度最小,较林外草地积雪总量,林地树冠层对降雪的截留量约为45.33%;积雪初期(10月底至11月中旬)各下垫面雪密度、液态含水率从积雪底层至表层变化趋势基本一致,最大值均出现在积雪表层或中间层;积雪后期(12月至次年2月中旬)3种下垫面雪密度峰值均出现在积雪底层,而液态含水率存在差异性,林地、草地液态含水率在积雪底层0cm-10cm处达到峰值,灌木地在中间层20cm-30cm处达到峰值;不同下垫面在同一积雪层处雪密度、液态含水率随时间累积均呈递增趋势。     

干旱区季节性积雪融雪期含水率变化及其模拟—以新疆军塘湖流域为例

积雪含水率是干旱区季节性积雪出流的重要条件。描述了融雪期干旱区季节性积雪含水率的变化,利用数理统计方法分析了影响因素,并采用多元统计模型进行模拟。结果表明:1)融雪期干旱区季节性积雪含水率变化范围在0-8%之间。积雪含水率融雪前期变化较小,在0-1%之间,融雪后期变化幅度增加,在1-8%之间;2)融雪前期、后期积雪含水率大致从下层至上层依次减少,中期反之;3)气温是积雪含水率变化的主要影响因素,其具有滞后性。     

天山北坡季节性积雪消融对浅层土壤水热变化影响研究

融雪期,浅层土壤水热变化影响融雪水下渗及积雪产流过程,是融雪产流模拟及汇流计算的重要参数.本研究以天山北坡军塘湖流域为研究区,从积雪消融角度来分析浅层土壤水热变化情况,通过分析积雪消融期土壤剖面水分、温度的变化规律确定二者之间的定量关系.结果表明,气温对土壤温度的影响随着土壤深度增加减弱,积雪越厚,土壤温度越高;土壤水分受地温影响较大,雪水入渗能在一定程度上补给土壤水,但消融后期剧烈的蒸发引起土壤表层10cm内水分损失较多.阴阳坡土壤水分均随时间呈中等变异(除阳坡60cm),在30-60cm土壤层土壤水热间表现出显著的相关性.此结果为该区域农业生产、春季融雪洪水预警进一步研究提供参考.     

沙尘对天山积雪消融的影响

积雪是西北干旱区重要的水资源,春季融雪时期,沙尘天气频繁,沙尘沉降会减少积雪表面反射率,增加雪层的太阳辐射吸收,加速积雪的融化,影响干旱区年内的水资源分布。通过融雪期在天山积雪雪崩研究站开展模拟沙尘沉降试验,观测积雪物理特性参数变化,分析沙尘对积雪消融的影响。本研究设置2 g·m^-2、4 g·m^-2、8 g·m^-2、自然雪4个处理,3组重复,从3月4日开始,3月11日结束。结果表明：沙尘沉降对积雪消融具有明显影响。在2 g·m^-2、4 g·m^-2、8 g·m^-2沙尘沉降量下,随着融雪的进行,沙尘沉降量逐渐增大,致使积雪表面粒径增大,积雪反射率降低,雪表层温度差变大,2 g·m^-2、4 g·m^-2、8 g·m^-2导致积雪消融速率比自然状态下的快22.36%、46.05%和76.90%。通过野外试验获得了主要积雪物理参数对沙尘沉降的响应,量化了沙尘沉降对积雪消融的影响,其结果可为西北干旱区水资源管理提供参考。     

天山北坡融雪期季节性冻土融化过程分析

利用军塘湖河流域典型试验场2013年11月至2014年3月整个冻结融化期野外观测的季节性冻土温度和水分数据,对融雪期该地区季节性冻土的融化过程和特点进行了分析,研究了融雪期土壤在融化过程中各土壤层的时间与垂直温度和水分的变化,并探讨了融雪期季节性冻土的水文效应。结果表明:1季节性冻土的融化过程可以分为融雪前期、融雪中期和融雪后期3个阶段;2融雪期季节性冻土的温度呈阶段性变化,随着土壤深度的增加,大气温度对土壤温度的影响越小,且存在明显的滞后性;3土壤的水分含量在融雪中期才有所提升,季节性冻土从上下2个方向融解;4融雪中后期的积雪液态含水率对土壤水热状况的影响显著,整个融雪期积雪密度对土壤水热状况影响较小;5季节性冻土的冻融过程对春季融雪径流有着十分重要的影响。     

古尔班通古特沙漠的积雪及雪融水储存特征

通过在中国科学院阜康荒漠生态站北沙窝试验区布置野外定位试验,对古尔班通古特沙漠地区积雪物理特征变化、沙垄坡地以及稀疏梭梭林地的积雪分布、融雪水分在土壤中的转化储存效率及其成因进行研究.结果表明:古尔班通古特沙漠地区的积雪属低密度的"干寒型"雪,平均雪密度在0.14～0.27g/cm<'3>之间,积雪分布存在较大的空间分异特性;融雪水文过程以垂直入渗储存为主,没有明显的洼地积水和地表汇流过程;雪融水转化为土壤水分的比例高达78.8%～92%,为春季荒漠植被的生长提供了很好的水分条件.除了起伏的沙垄地形、冬季的低气温、多雾天气外,有限的积雪量、积雪融化前极低的土壤含水量以及高渗透率的沙地是古尔班通古特沙漠雪融水以垂直人渗为主并具有高的转化储存效率的主要原因.     

挡雪墙阻雪效果风洞模拟试验研究

挡雪墙是公路风吹雪雪害防治中常用的一项技术,但其设置参数一直缺乏系统研究。基于风洞模拟试验,利用积雪堆积厚度等值线和积雪堆积剖面线分析,对与主害风垂直时两种高度(1.5m/2.0m)的不透风式挡雪墙积雪形态及积雪量进行研究,结果表明:在吹雪30s条件下,不透风式1.5m/2.0m挡雪墙迎风侧积雪量明显大于背风侧,且挡雪墙越高,其挡雪功能越好。两种高度的挡雪墙在其迎风侧积雪堆积厚度(D)与挡雪墙墙高(H)为3阶多项式函数关系,且堆积曲线趋势基本一致;而背风侧则为2阶多项式函数关系,1.5m高挡雪墙在其迎风侧和背风侧风雪流堆积厚度相对较小且趋势线较平缓。综合分析表明,2.0m的挡雪墙其阻雪效果优于1.5m。     

融雪期积雪参数对实测光谱反射率的影响

每种地物都有其特殊的光谱特征曲线,积雪作为水体的一种特殊存在形式,其光谱也存在特殊性。在我国西北地区的积雪测试过程中,采集融雪期的积雪光谱数据以及同时期的积雪参数实测数据,对这些数据进行综合分析,并利用积雪参数数据和神经网络模型对光谱反射率进行模拟分析。结果表明：融雪期积雪参数对光谱影响的敏感波段在可见光到短波红外光都有分布;光谱对积雪各参数几乎都有所对应的敏感波段;可见光、近红外光和短波红外波段的反射率可以由不同的积雪参数组合,特别是通过积雪含水率、雪密度和总孔隙率组合来进行模拟反演,而且模拟精度高,在可见光和短波红外波段可达95%以上,拟合残差均小于0.001。     

新疆北部牧区雪冰灾害指数和危险性评估

根据雪冰气候事件的聚合、权重和牧业灾害损失的关系,通过[WTBX]H、L[WTBZ]指数分析,研究了新疆北部的雪冰灾害特征和危险性。研究认为,雪冰灾害具有链状结构,灾害强度与雪冰气候事件权重、聚合度有关。基于信息扩散理论,对雪冰灾害危险性进行分析评估,新疆北部雪冰灾害分布,总体呈西北─东南向带状分布,西低东高,南低北高,低山丘陵高于平原,厚积雪区域高于薄积雪区域。     

阜新露天煤矿排土场边坡土壤团聚体稳定性及分形特征

露天煤矿排土场边坡水土流失严重。以阜新露天煤矿排土场为对象,探究不同坡位、坡向和恢复年限间土壤团聚体稳定性及分形维数的差异,为排土场边坡生态恢复提供理论依据。选取自然恢复5 a和10 a排土场边坡,分析坡上、坡中和坡下以及阴坡与阳坡间土壤团聚体的平均质量直径(MMD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)和破坏率(PAD)的差异及其影响因素。结果表明:恢复5 a阴坡及恢复5 a和10 a阳坡土壤团聚体的MMD和GMD从坡上到坡下逐渐增加,D和PAD逐渐减小。MMD和GMD阴坡大于阳坡,D和PAD阴坡小于阳坡。恢复5 a与10 a边坡团聚体的MMD、GMD、D和PAD差异均不显著。与对照裸地相比,坡上团聚体稳定性下降,坡中和坡下略有增加。排土场边坡土壤团聚体的D与MMD、GMD和>0.25 mm团聚体含量呈显著负相关,与PAD呈显著正相关。机械稳定性团聚体的D与含水量呈显著负相关,水稳性团聚体的D与有机质含量呈显著负相关。说明土壤结构和稳定性表现为阴坡好于阳坡,坡下优于坡上,应对不同坡位和坡向采取不同的恢复措施。     

晋西刺槐人工林生长分化过程分析

提要：利用56株解析木,分析了不同密度、坡向、坡位刺槐林生长分化特征。研究表明：不同密度、坡向、坡位的林分生长量、速生期长短不一,导致了林木分化。分化过程主要表现在分级木的相互转换中。刺槐林以树高、胸径表述的转换率分别为：35．7％,21．4％。将坡向按转换率从高到低的排序为：阳坡、半阳坡、阴坡。不同坡向以树高、胸径表...     

积雪覆盖下的季节性冻土对融雪水出流的影响

以天山北坡军塘湖流域为研究区,利用2012-2013年融雪期实测逐日积雪、冻土数据,分析季节性冻土的水热状体对融雪水出流的影响.结果表明:①2012年融雪期30 cm以上季节性冻土的冻融变化经历了稳定冻结期、冻融交替变化期、无冻期3个阶段,其中10 cm季节性冻土稳定冻结期、无冻期分别占融雪期50％和40％.②以2012年、2013年融雪期起始积雪厚度分别为18 cm和30 cm为例,有季节性冻土存在条件下融雪水出流时间比没有季节性冻土存在提前2d.③不同深度土壤日积温与融雪水出流量均呈负相关,且土壤剖面10 cm以上负相关性最大(R2=0.825).④季节性冻土延缓了土壤液态水含量的增加速度,使融雪水最大出流提前到来.     

油松人工林地上生物量、叶面积指数与林分密度关系的研究

在内蒙古大青山区应用"平均标准木法"测定30a生油松人工林的地上生物量,并对相似立地条件下,不同林分密度的油松人工林地上生物量及其分配规律进行了研究。结果表明:1)林分密度对油松人工林平均单株生物量和单位面积林木总生物量均有显著的影响。前者随林分密度的增加而下降,且下降的幅度越来越小,可由方程y=axb来描述;后者随林分密度的增加而上升,当密度达到一定值(阳坡为3000株/hm、阴坡为4000株/hm时)生物量增长缓慢甚至不变,可由方程y=a+bln(x)来描述。2)乔木层生物量是林分总生物量的重要组成部分。阳坡乔木层所占比例为76.06%~88.20%,阴坡乔木层所占比例为83.19%~93.75%。3)叶面积指数随林分密度的增加而增加,在相同密度条件下阳坡的叶面积指数大于阴坡,且密度愈大两者相差愈大。     

乌鲁木齐河源1号冰川雪坑δ^18O剖面特征与气候的关系

2004年10月至2005年9月,在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集了16组雪坑样品。利用雪坑中δ18O资料,分析干季和湿季冰川雪坑δ18O剖面特征与气候的关系。结果表明：δ18 O变化主要集中在雪坑上部,在距底部附加冰130 cm以下变化不大,且维持在较高值。其中,干季雪层剖面上部基本反映了积累期温度的变化,湿季不...     

东祁连山河谷高寒草地植被群落特征及其与土壤性状的关系

为探究东祁连山河谷高寒草地植被群落特征与土壤性状的关系,根据研究区河谷地形地貌及河谷高寒草地分布特征,选取了分布在河谷山地阳坡上部和下部、河谷山地阴坡上部和下部及河谷水平阶地的5类不同植被类型的高寒草地为研究对象。研究草地植被群落和土壤性状特征及相关关系。结果表明:河谷中不同坡向、坡位高寒草地植被群落优势种不同,河谷阳坡高寒草地以嵩草属植物为主,阴坡以蓼属植物为主;阴坡植被总盖度高,阳坡低;河谷阴坡下部草层高度最高,而水平阶地最小;植被群落总科数、总属数和总种数均表现为坡下部高于上部,阴坡高于阳坡;地上生物量依次为:阴坡下部>阳坡上部>阴坡上部>阳坡下部>水平阶地;0~60 cm土层地下生物量依次为:阴坡下部>阳坡下部>阴坡上部>水平阶地>阳坡上部。不同高寒草地土壤性状之间有显著差异(P<0.05)。相关分析表明,土壤含水量、容重、孔隙度和全氮等指标与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度有显著的相关关系。可见,研究区河谷高寒草地植被与土壤之间的影响主要表现为土壤含水量、容重、孔隙度和全氮与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度间的相互作用。     

基于MODIS的亚像元雪表面温度反演方法研究

积雪表面温度的监测,对于气候变化研究、融雪径流预测预报、融雪性洪水防治等具有非常重要的意义。文中提出以像元雪盖率及林区本底数据为基础的混合像元组成结构假设,推导出了亚像元雪表面温度反演公式,并提出了一种基于像元雪盖率及林区本底数据的MODIS积雪像元地表平均比辐射率估算方法。实验表明,该方法相对传统组分温度反演方法简单且易于操作实现,一定程度上提高了MODIS的雪表面温度反演精度,特别是对于混合像元较为明显的区域。     

黄土丘陵沟壑区陡坡微地形分布研究

水分是黄土丘陵沟壑区植被建设的主要限制因素,而陡坡的水分条件差,导致坡面上水分空间差异的微地形成为陡坡坡面植被恢复的关键因素。利用三维激光扫描全站仪实测陕西省吴起县合家沟流域的地形参数,以Arc GIS 9.2为平台,对切沟、浅沟、缓台、塌陷和陡坎5种微地形在陡坡坡面的分布情况进行了研究。结果表明：陡坡坡面微地形占坡面面积比例介于18%～30%,平均为23.13%;各类微地形占坡面面积比例平均值从大到小依次为切沟8.44%、缓台6.66%、浅沟5.00%、陡坎1.53%、塌陷1.52%;坡面坡向和坡面坡度是影响浅沟、切沟和塌陷占坡面面积比例的主要地形要素,陡坎占坡面面积比例主要受坡面坡度的影响,而坡面坡向与坡面坡度对缓台占坡面面积比例均没有明显的影响;不同坡向陡坡微地形占坡面面积比例大小顺序为：阳坡＞半阳坡＞半阴坡＞阴坡,塌陷、浅沟和切沟占坡面面积比例为阳坡和半阳坡大于半阴坡和阴坡;陡坎、浅沟和切沟占坡面面积比例随着坡度的增大而减小、塌陷占坡面面积比例随着坡度的增大而增大。     

阿克苏地区库玛拉克河流域融雪洪水分型及成因

利用E0S/MODIS卫星资料和气象水文台站观测资料,对2002-2008年库玛拉克河流域融雪期的洪水成因、积雪变化与气象因子的相互关系以及混合型和融雪型洪水的天气特性等进行了分析.结果表明:①库玛拉克河7月中旬至8月中旬洪水的主要成因是高温融雪;②夏季0℃层高度的变化可作为融雪型洪水预测的较好指标;③盛夏库玛拉克河流...     

基于主成分分析和RBF神经网络的融雪期积雪深度模拟

积雪深度作为估算雪水当量的重要参数,是融雪径流计算及雪融性水灾预警、监测和评估的重要判别因子。融雪期积雪深度的变化过程是一个复杂的非线性系统,传统的预测方法难以精确表述其变化规律。文中采用主成分分析法和RBF神经网络相结合的方法建立融雪期积雪深度模拟数学模型,首先采用主成分分析法对模拟因子进行降维处理,以减少各模拟因子之间的多重共线性,其次采用逼近能力、分类能力和学习速度均优于BP神经网络的径向基(RBF)神经网络建立模型进行融雪期积雪深度变化的模拟,并针对特定流域进行实例分析。结果表明:使用基于主成分分析的RBF神经网络对融雪期积雪深度的模拟是可行的,其模拟成果可为今后该地区积雪深度的预测提供一定的理论支持,并可为该地区进行融雪径流及洪水研究提供合理的预报建议。     

春季融雪期0℃层高度与乌鲁木齐河径流量的关系

在收集乌鲁木齐河春季日平均流量和0℃层高度资料的基础上,应用统计方法分析了春季融雪期0℃层高度变化与乌鲁木齐河日平均流量的关系,得出乌鲁木齐河日平均流量与乌鲁木齐08:00时和20:00时的0℃层高度有较好的线性关系,但日流量的变化趋势滞后于0℃层高度变化;2003-2006年日平均流量序列与0℃层高度序列的相关系数均超过95%显著水平,仅2002年未达到显著水平。最后选出相关系数最高的序列进行回归分析,建立回归模型的系数,希望能为今后的融雪径流与融雪型洪水的预报提供参考。