祁连山区黑河上游高山多年冻土区活动层季节冻融过程及其影响因素

祁连山区黑河上游多年冻土和活动层土壤水热过程基础观测数据薄弱,制约了黑河流域多年冻土区不同景观下垫面的水文功能研究以及多年冻土和活动层变化的水文效应研究.根据2013~2014年在黑河上游高山多年冻土区东支峨博岭北坡和西支冲积平原的活动层土壤温度、含水量观测资料,系统分析了活动层季节冻融过程、土壤水热动态及其影响因素.结果表明,高山多年冻土区气候条件以及地形地貌、植被、岩性和含水量等局地因素明显影响活动层季节冻融过程及其土壤水热动态,此外还受到积雪、水体和冬季逆温等因素的影响.峨博岭北坡地表温度年较差、活动层底板温度和年平均地温均明显低于黑河西支冲积平原同等海拔处.峨博岭北坡融化始日早、达到最大融化深度的日期晚、融化过程历时长、融化速率小;冻结(自地表向下)始日晚、冻结过程历时长、冻结速率小,完全冻结阶段历时长;在融化上升阶段和冻结下降阶段,活动层含水量变化速率明显较大.本文结果可为黑河流域多年冻土区不同景观下垫面的水文功能研究以及多年冻土和活动层变化的水文效应的辨识、模拟和预测提供基础资料和验证.     

冰核细菌Pseudomonas syringae是否可以影响大气的冰核核化过程

近年来,大量的研究表明:生物气溶胶作为有效云凝结核与冰核在大气物理和化学过程中发挥着重要的作用.环境大气和云水样品中,冰核活性细菌Pseudomonas syringae的可培养菌株已经成功地被分离筛选出来.其在大气云物理过程尤其是降水过程中的重要作用也已经成为当前国际大气生物气溶胶气候效应研究的热点.本研究采用液滴冻结实验技术,测试了当前已被确定含有冰核活性菌的3种菌属即假单胞菌属(Pseudomonas)、欧文氏菌属(Erwinia)和黄单胞菌属(Xanthomonas)的代表性标准菌株(P.fluorescen,E.uredovora,X.campestris和P.syringaepv.panici),和被证实具有冰核活性的细菌菌株(P.syringaepv.lachrymans)的菌悬液液滴的冻结温度.结果显示:所测试的目前国际公认的冰核活性细菌属的标准菌株P.syringaepv.panici,P.fluorescen,E.uredovora,和X.campestris并不具备冰核活性,被测细菌菌悬液(OD600=0.25,数浓度108cells/mL)的液滴冻结温度分别是:20.3±2.3℃,21.8±2.3℃,20.8±3.4℃和19.9±3.3℃,与超纯水液滴的冻结温度(20.8±2.7℃)差异不大;而相同浓度下,P.syringaepv.lachrymans(ps1-10)菌株的冻结温度是5.0±0.8℃,具有显著的冰核活性.ps1-10菌株液滴平均冻结温度随着菌悬液浓度梯度降低的变化特征表明,当菌液浓度低于105cells/mL时,菌液液滴冻结温度明显降低,当菌液浓度低于104cells/mL时,菌液液滴与无冰核活性的液滴冻结温度接近.由此本文提出疑问:冰核细菌P.syringae是否能以浸润核化活性在大气真实环境中的冰核异质核化过程中起到重要作用,还是存在其他的作用机制?     

黄河源区多年冻土活动层和季节冻土冻融过程时空特征

基于黄河源区2010~2012年4个监测场地的土壤温度和水分资料,分析了多年冻土活动层和季节冻土冻融过程时空差异.结果表明,4个场地地温和冻土厚度不同,活动层底板或最大季节冻结深度年平均温度(TTOP)分别为:查拉坪场地(CLP)?1.9℃,扎陵湖场地(ZLH)?0.9℃,麻多乡场地(MDX)–0.4℃,鄂陵湖场地(ELH)1.1℃.冻融过程差异与冻土温度和TTOP相关,随着TTOP升高,融化开始时间提前,CLP在6月初,ZLH在5月中下旬,MDX在5月初,ELH在4月上旬;冻结开始时间滞后,CLP为10月初,ZLH为10月上中旬,MDX为10月中旬,ELH为10月中下旬;活动层整体冻结期随之减小,CLP为202 d,ZLH为130 d,MDX为100 d,ELH整体融化期为89 d.CLP和ZLH冻结融化过程均于年内完成,冻结过程表现为由上向下和由下向上双向进行.MDX冻结过程持续至次年1月末,但在冻结期末冻结速率很小,由下向上冻结因极微弱而呈单向进行.ELH冻结持续至次年5月初,出现季节冻结和季节融化过程并存格局;冻结过程单向进行,但融化呈现微弱的双向过程;6月下旬至7月初双向融化比较稳定.各场地随着TTOP升高,由下向上冻结速率相对由上向下的减慢,由下向上的冻结深度减小,融化过程相对冻结过程持续时间比值减小.总之,黄河源区活动层季节冻融过程与青藏高原其他地区有比较显著的差异.     

植物拯救了地球

地球气候的历史，就是寒冷期（冰期）和温暖期（间冰朝）互相交替的历史。在1万年前的上一个冰期里，冰川覆盖了地表的大部分地区．是什么原因使这个星球最终逃过了被完全冻结的厄运？这对于气候学家来说是个谜．因为他们认为，在过去的2400万年里，气候的变化应该会造成大气中二氧化碳含量的急降，使地球越来越冷，最后变成一个大“冰球”。     

承载土的冻结点及其测定

Workman-Reynlds效应发现以来,溶液的冻结电势逐渐引起关注。Hanley和Rao研究了冻结电势随溶液的冻结时间、离子浓度及其种类等因素的变化情况。笔者曾利用冻结     

青藏高原东北部土壤冻融过程的数值模拟

利用青海省苏里站2009 年2 月1 日~12 月31 日的气象观测资料作为模式强迫场, 使用陆面过程模式CLM3.0(Community Land Model), 对青藏高原东北部季节性冻土区域进行模拟.结果表明, 模式能够较好地模拟出各层土壤的冻融变化趋势, 但在融化阶段, 模拟的土壤温度高于观测, 融化结束时间早于观测; 冻结阶段, 模拟的土壤温度略低于观测, 深层土壤冻结时间早于观测; 整体看来, 模式对冻结过程的模拟好于对融化过程的模拟, 对靠近表层的土壤模拟好于深层. CLM3.0 模式中认为冻土在土壤温度高于0℃时发生融化, 本文根据热力学平衡方程得到土壤发生冻融的临界温度, 进而对冻土的融化条件进行调整, 融化条件的调整减缓了冻土的融化速率, 使得土壤温度模拟降低, 同时, 调整后的模式模拟结果反映了冻土融化过程中伴随有冻结过程的发生, 与真实的冻土融化过程更为接近. 此外, 通过敏感性试验发现, 融化过程和冻结过程中土壤水的冻结速率是不同的, 表明模式中用于计算土壤发生相变后温度的方案还有待进一步改进.     

季节冻结和融化层中未冻水的单向积聚效应

在多年冻土区和深季节冻土区的细粒土地段,铁路、公路、水工、房建等工程冻害防治的关键问题之一是揭示已冻土,正冻土和正融土中水分迁移的规律性。以往的工作多致力于研究正在冻结土内尚未冻结部份中的水分向冻结锋面迁移的现象。近年来的研究进一步发现,在已经冻结的土中以及在正冻和正融土的冻结部份中的水分迁移十分重要,不容忽视。我们     

水泥土搅拌法在高速公路地基处理上的应用

文章结合工程设计实例,介绍了水泥土搅拌法在处理饱和黄土地基上的应用,并提出了一些建议与解决方法.     

实验测得的C2-C6二元羧酸溶液的冻结温度:冰核核化过程中的重要指标

由于大气气溶胶影响着地球辐射总量的平衡与能量的估算, 有机化合物作为气溶胶和云凝结核(cloud condensation nuclei, CCN)的重要组成成分, 其重要性已经越来越引起科学家们的重视. 而低分子量二元羧酸(low molecular weight dicarboxylic acids, LMWDCA)作为大气(包括云和雾)中气溶胶的重要成分,其在大气中的传输与转化过程中的作用尤其是对冰核(ice nuclei, IN)核化过程的影响已经成为当前的一个重要的前沿科学研究领域. 本研究利用麦吉尔大学的冻结核记数仪分别测量了不同pH的水溶液(超纯净水与自来水)中单纯态的与混合态的低分子量二元羧酸(C2-C6)液滴的冻结温度. 结果显示, 低分子量二元羧酸(C2-C6)自来水溶液的冻结温度明显的高于其相应的超纯净水溶液. 不同混合态的二元羧酸(C2-C6)的纯净水和自来水溶液液滴的平均冻结温度范围分别是: (-24.1±2.8)~(-21.3±3.9)℃和(-10.2±2.2)~(-9.5±2.2)℃, 而所测对照水(超纯净水与自来水)溶液液滴的平均冻结温度则分别是(-22.6±3.5)和(-11.2±2.4)℃. C2-C6二元羧酸的加入对于水溶液液滴的冻结温度增高的促进作用并不显著.     

冻结壁变化的数学模型及其计算

土岩的人工冻结施工方法,是当前井巷、隧道、桥涵、地铁、港口及地下建筑等工程的一种重要技术。而冻结壁的变化与控制又是其中的关键问题之一。本文以冻结法凿井(立井)工程为例,探讨冻结壁变化的数学模型及其计算方法。     

泥塑:贴近生活的民间艺术

正泥土,是大自然的恩赐,是滋养万物的根基,在中国古代的神话故事中,女娲抟土造人的传说更是赋予了泥土神奇的色彩。巧手慧心的民间匠人更是把泥土演绎成了丰富多彩的泥塑艺术,它拥有着与生俱来的原始魅力,历经千百年来的文化积淀,一直伴随着人们的生活不断发展,在人们的意识里留下不可磨灭的印记。历经岁月洗礼,泥塑艺术依然折射出先民们对于美好生活的向往和追求。     

基于冰雷达探测的东南极冰盖中山站-昆仑站考察断面复冻结冰结构

<正>冰雷达探测获得的复冻结冰结构(Freeze-on ice)是由于汇集于冰盖底部的水热传导冷却,或当水从冰下山谷谷壁被挤迫而上遭遇超级冷冻时而重新冻结的冰体与周围其他冰体的热力学和晶体结构产生差异的结果.复冻结冰在揭示冰盖底部过程,估算吸积冰分布,寻找冰下湖、底部融化区以及年代较古老的冰样等方面有着重要的应用.研究区域中国中山站-昆仑站冰盖考察断面所在的伊丽莎白公主地兰伯特冰川流域的冰川学环境是人类所     

一个土壤-植被-大气双向耦合模式的发展及应用

发展了一个土壤-植被-大气双向耦合模式,并将其应用于东亚气候-植被敏感区的变化研究.这一模式克服了传统模式由于单向耦合带来的模式不确定性和系统误差,能够更好地刻画气候与生态系统的双向反馈过程及其变化.本模式对东亚气候-植被在两倍CO2条件下的变化研究表明,华北和西北地区内陆的气候将变得温暖干燥,江淮和长江中、下游以南地区将更为温暖湿润.植被对气候变化的响应在北方地区最为剧烈,其对气候的反馈也最为明显,表明该地区是气候-植被变化的敏感区域.温室效应造成的气候变化使华北地区自然植被生态系统退化,其对气候的同步反馈进一步加剧了温室气体的增暖效应.自北向南植被-气候变化的敏感性逐渐降低,反映在植被和气候的相互反馈和影响随纬度降低而逐渐减弱.     

海(咸)水淡化

(一) 海水淡化的冻结过程本报道吸引之处在于冻结脱盐作用。简单的、低能耗工艺是基于以下事实上:当水冻结时,沾染物能从晶体结构中自动排除。尽管在过去的三十年内不断筹划这些问题,这些方法仍然被认为是从海里产生淡水最有吸引力的。跟逆渗透(译者注:一种从污水、盐水中提取纯净淡水的方法)不同,全世界2200个脱盐工厂中有30％的工厂使用的薄膜分离工艺和冻结脱盐     

浅谈地基承载力的确定

介绍了水泥搅拌桩的加固机理,验证水泥土配合比、施工工艺特征和机械特点,通过实际检测和经济比较,说明水泥搅拌桩在高填方软基处理中的实用性与经济性.     

南极冰雪圈与全球变化研究--冰盖与全球气候环境记录

南极冰雪圈作为地球系统的最大冷源主导着全球水汽环流的变化.处于大气环流沉降区的南极大陆,以其巨厚的冰盖,保存着详细的过去全球气候环境变化的记录.通过对南极冰盖冰雪气候环境记录代用指标、南极冰盖气候环境区域分异与冰盖地球化学分带和冰芯的综合研究,目前已揭示了过去80万年来的气候环境变化记录.这些成果将为未来气候环境变化的预测提供依据.本文介绍了南极冰盖在全球气候环境记录研究中的前沿领域和主要成果.     

北极之星——芬兰行(二)

桑拿浴记 桑拿是芬兰语SAUNA的音译,意为蒸汽浴,是芬兰人独特的洗澡方式。据说,很早以前芬兰人生活的地区气候寒冷,森林茂密。鉴于居住和生活的需要,为砍伐树木付出了繁重的劳动。他们每天身上满是汗水和泥土,难以忍受,因此,要经常用水洗澡。有一次,不知是谁偶然发现把湖边的石头放在烈火中烧透,趁热劲再向石头上泼水,立即产生蒸汽包围全身,让人不停地流汗。     

唐曹高速公路水泥土(灰土)挤密桩施工技术应用

文章针对唐曹高速公路具体地基情况,对唐曹高速公路中采用的水泥土(灰土)挤密桩的应用进行了简要分析.     

抟土为器 手捏百态

正泥塑,民间俗称"彩塑""泥玩",是用泥土塑制成各种形象的一种民间手工艺,或素或彩,以人物、动物为主,被称为"指尖上的艺术"。匠人们手捏刀拨,化腐朽为神奇,赋予了泥土全新的生命力,将看似普普通通的泥土幻化成了一件件传神的艺术佳品,创造出了人间百态。     

砂砾土中的成冰作用及其冻胀敏感性

在经典文献中,一般都认为在开敞系统中,砂砾土冻结时不可能出现成冰作用而形成冻胀的。作者在较高的冻结速率下的试验中,也得到相似的结果。但是,我们于1965—1969年在祁连山多年冻土区从事冻土融化压缩特性研究时发现,含少量(6.6％)<0.05mm粒组、级配均匀的冻结砂砾土中含有大量的冰包裹体,其融化下沉系数高达12.8％。王希尧在辽宁