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大兴安岭北部多年冻土现状及变化特征
2025年
冻土作为冰冻圈重要的组成部分,其存在分布及水热状态受到多种因素的影响。除了纬度、海拔等,局地因素如植被类型、积雪、土壤水分等也在很大程度上影响冻土的变化。特别是位于欧亚大陆多年冻土南缘的兴安-贝加尔型多年冻土,其发育、保存和分布等状态特征与局地因素密不可分。本文结合40多个钻孔资料和现有研究成果,分析得出目前大兴安岭多年冻土温度和厚度总体上受纬度影响,由南往北随年平均气温降低,冻土温度由0℃降到-2.83℃,但局地因素的影响可使地温最低达-3.6℃;厚度范围为29~130 m,其中地温低、厚度大的多年冻土主要发育在谷底的塔头灌丛湿地区域。满归、根河、伊图里河、新林等地的监测数据表明,自2009年开始,大部分钻孔温度显示该区活动层减薄,浅层多年冻土地温降低,融区最大冻结深度加深,而深层多年冻土却呈升温趋势,零地温变化率位置则各不相同,推测这种情况与全球变暖间隙以及植被、积雪和人类活动等局地因素有关。本研究对理解高纬度多年冻土区的地温变化过程以及这些变化的驱动因素具有重要的科学价值,也会对区域经济可持续发展及应对冻土退化带来的问题起到积极作用。
常晓丽肖苓海金会军李晓英何瑞霞余田霞
关键词:冻土退化冻土温度
人类活动与全球变暖对冻土环境的双重影响
2025年
通过回顾全球范围内冻土的分布、特性及其退化趋势,进一步探讨了气候变暖、地面工程活动及土地利用变化对冻土环境的影响。目前受人类活动与气候变暖的双重影响,出现生态系统的破坏、水资源的变化和地质灾害的增加现象,还对村镇饮水安全和基础设施安全构成威胁,对地区乃至全球环境安全构成了严峻挑战。文章强调了采取有效的环境保护措施和气候适应策略的迫切性,旨在为政策制定者和研究者提供科学依据和建议,以缓解和适应这些变化。
李红霞张洪泽王文杰柳艳杰
关键词:气候变暖生态系统水资源地质灾害
考虑材料冻融劣化与多年冻土退化影响效应的桥梁桩基础抗震性能
2025年
以中国青藏高原为代表的高寒高烈度地区,由冻融循环作用导致的材料性能劣化和气候变暖导致的多年冻土退化问题日益严峻,给桥梁桩基础抗震性能评估带来巨大挑战。为系统研究多年冻土退化以及材料冻融劣化对桥梁桩基础抗震性能的影响,确保其合理的抗震设计,该文建立考虑多年冻土退化和材料冻融劣化的桩-冻土相互作用有限元模型,对比分析了不同因素对多年冻土区桥梁桩基础抗震性能的影响机制。研究结果表明:随着桥梁服役时间的增加,桩-冻土体系的水平承载力、等效刚度和耗能能力均呈下降趋势;多年冻土退化与材料冻融劣化的叠加效应对桩基础抗震性能的影响更显著,具体表现为在桥梁服役100年时,桩-冻土体系的水平承载力降至初始值的55%左右,但仅考虑多年冻土退化时,其水平承载力降至初始值的89%左右。因此,如果忽略材料冻融劣化的影响,会导致桥梁桩基础抗震性能评估结果偏不安全。在多年冻土区桥梁桩基础的抗震性能分析中,除了考虑多年冻土退化的影响,还必须充分考虑材料冻融劣化的影响。
张熙胤于生生王万平文海荣
关键词:桥梁桩基础抗震性能有限元模型
Revised Understanding of Permafrost Shape:Inclusion of the Transition Zone and Its Climatic and Environmental Significances
2025年
0 INTRODUCTION Permafrost refers to the ground that remains frozen year-round in polar and high-altitude regions,and its structure has traditionally been described by two distinct layers:the active layer and the permafrost layer(Dobiński,2011;French and Shur,2010;Muller,1943).The active layer undergoes seasonal cycles of thawing and freezing,which significantly influence hydrological cycles,biogeochemical processes,and ecosystem productivity(Dobiński,2020;Luo et al.,2023).
Dongliang LuoZeyong GaoFangfang ChenLuyang WangJia LiuShizhen LiQi ShenYajuan Zao
关键词:ALTITUDESEASONAL
大兴安岭北部根河流域多年冻土分布调查结果初步分析
2025年
我国东北地区的多年冻土位于环北极多年冻土分布区的南缘,连续性较差,对地形地貌和地表覆被条件变化极为敏感,其分布和特征的空间异质性较高。对东北多年冻土分布规律认识的不足,极大限制了多年冻土对气候变化的响应及其对区域气候、生态和水文及工程建设等影响的评估和预估。本文以大兴安岭北部的根河流域为研究区,基于野外调查和观测资料分析了东北多年冻土的分布规律。调查数据主要来自2023年开展的20个钻孔的编目及测温记录,钻探工作沿根河下游至上游布设的6个调查剖面开展,覆盖了流域内主要植被和地貌类型。结果显示,根河流域草地农田区的多年冻土主要呈条带状分布于低洼潮湿地区,区域内道路具有明显冻融起伏现象;森林区的多年冻土分布较为广泛但并不连续,多年冻土分布受地形影响极大:山间低洼地区多年冻土发育较好,而在向阳的陡坡、根河干流河床以及自然干涸的沼泽湿地内均未发现多年冻土。研究区内多年冻土的分布与植被类型密切相关,而已有的东北多年冻土分布图很大程度上高估了多年冻土的实际面积;未来东北地区多年冻土制图工作需综合考虑植被类型、地形和河流等局地因子对多年冻土分布的综合影响。
张煜赵林邹德富胡国杰肖敏轩刘广岳杜二计肖瑶王翀刘世博刘亚东汪凌霄汪远伟李智斌张钰鑫赵建婷王逸玮储晓煜兀艺凡焦雪玲
关键词:冻土分布
青藏铁路多年冻土区路桥过渡段工程病害成因分析与应对
2025年
青藏铁路作为国家重要战略通道和西藏经济发展的关键支撑,在其建设中广泛采用了以桥代路的冻土保护措施。然而,随着全球气候变暖和人类工程活动增加,多年冻土区路桥过渡段出现了大量工程病害,如路基沉降、桥梁结构变形等。本文结合以往研究资料,从病害类型、病害成因、现有处置措施、面临问题分析四个方面,对路桥过渡段工程病害的研究现状进行梳理和总结,结合青藏铁路路桥过渡段病害一体化处置技术试验示范工程的最新观测结果,提出未来工程病害处置方向和建议。桥体结构热源作用诱发的非均匀冻土退化是路桥过渡段差异沉降的主要原因,而桥梁结构变形一方面由冻土地基承载力下降引起,另一方面则主要受到了桥台背后填土的季节冻胀作用。随着青藏高原暖湿化持续加剧,未来青藏铁路多年冻土区路桥过渡段面临更高的病害发生风险,传统补强措施已不足以应对未来风险挑战。一体化处置技术对于路桥过渡段工程病害处置展现出了良好成效,在一年内实现了高温冻土向低温冻土的转变,同时实现稳定性的快速提升,该技术对于进一步提升青藏铁路工程质量和可持续发展具有现实意义。
李林冯辉陈坤
关键词:多年冻土路桥过渡段差异沉降青藏铁路
换填垫层对多年冻土地基水热分布状态的影响
2025年
在气候环境变化和工程热效应背景下,青藏高原冻土地区道路病害频发、主动防控能力弱、养护管理机制不足等问题日益突出。换填垫层广泛应用于冻土公路工程设计与施工,在增强道路抗变形、抗冻害和稳定性方面发挥重要作用,但目前针对其在服役期内对地基水热分布状态的影响有待深入探讨。在青海共和—玉树高速换填垫层设计方案基础上,本文对细砂、砂砾和碎石这3种换填料下多年冻土地基水热分布进行数值试验,并以无换填粉质黏土为对照,研究换填垫层对地基水热分布及演变的影响规律。研究结果表明:换填碎石具有较好的控温性能,能够有效降低最大融化深度;换填垫层内未冻水含量显著降低,但引起未冻水沿换填-地基土接触面从地基外侧向中心横向流动;同时,换填加剧地表积水侵入深部地基土,在地形平坦且无主动排水条件下,深部地基土含水量及其振荡幅值逐年增长;换填料透水与导热性能是影响地基水热动态分布的关键因素,因换填引起的水热迁移不利于多年冻土地基力学性能长期保持,在工程实践中,应充分考虑路域气候环境及地形地貌特征,谨慎采用换填处理。
张军辉曾宪璋高峰郑健龙盛岱超
关键词:冻土地基水分迁移
林火对大兴安岭多年冻土区灌丛湿地土壤微生物生物量碳/氮的影响
2025年
林火是影响多年冻土稳定性的主要因素之一,对火后多年冻土区土壤微生物生物量碳氮的变化特征进行分析,为火后冻土土壤恢复提供理论依据。以大兴安岭漠河2002年火烧灌丛湿地为研究对象,在未火烧和火烧区分别随机设置5个试验样地采用土钻分别采集土壤深度(h)为0
许涛李晓英蔡慧颖韩易伦刘静李景涛陈魁
关键词:林火土壤微生物生物量碳土壤微生物生物量氮
Permafrost carbon cycle and its dynamics on the Tibetan Plateau
2024年
Our knowledge on permafrost carbon(C)cycle is crucial for understanding its feedback to climate warming and developing nature-based solutions for mitigating climate change.To understand the characteristics of permafrost C cycle on the Tibetan Plateau,the largest alpine permafrost region around the world,we summarized recent advances including the stocks and fluxes of permafrost C and their responses to thawing,and depicted permafrost C dynamics within this century.We find that this alpine permafrost region stores approximately 14.1 Pg(1 Pg=1015g)of soil organic C(SOC)in the top 3 m.Both substantial gaseous emissions and lateral C transport occur across this permafrost region.Moreover,the mobilization of frozen C is expedited by permafrost thaw,especially by the formation of thermokarst landscapes,which could release significant amounts of C into the atmosphere and surrounding water bodies.This alpine permafrost region nevertheless remains an important C sink,and its capacity to sequester C will continue to increase by 2100.For future perspectives,we would suggest developing long-term in situ observation networks of C stocks and fluxes with improved temporal and spatial coverage,and exploring the mechanisms underlying the response of ecosystem C cycle to permafrost thaw.In addition,it is essential to improve the projection of permafrost C dynamics through in-depth model-data fusion on the Tibetan Plateau.
Leiyi ChenGuibiao YangYuxuan BaiJinfeng ChangShuqi QinFuting LiuMei HeYutong SongFan ZhangJosep PenuelasBiao ZhuGuoying ZhouYuanhe Yang
The Performance Evolution Characteristics of Insitu Concrete at the Permafrost Regions
2024年
This study aimed to investigate the performance evolution characteristics of concrete under permafrost ambient temperatures and to explore methods to mitigate the thermal perturbation by concrete on the permafrost environment.A program was designed to investigate the properties of various concretes at three curing conditions.The compressive strength development pattern of each group was evaluated and the concrete's performance was characterized by compressive strength damage degree,hydration temperature and SEM analysis in a low temperature environment.The experimental results show that the incorporation of fly ash alone or incombination with other admixtures in concrete under low-temperature curing does not deteriorate its microstructure,and at the same time,it can slow down the hydration rate of cement and significantly reduce the exothermic heat of hydration of concrete.These findings are expected to provide valuable references for the proportioning design of concrete in permafrost environments.
NING ZuojunLI HaoxinNIE KangjunNueraili MaimaitituersunAihemaitijiang TuerhongGAO Xiang

相关作者

郭光霞
作品数:11被引量:131H指数:5
供职机构:中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室
研究主题:草海湿地 反硝化菌 丰度 多环芳烃 污染土壤
刘金波
作品数:3被引量:34H指数:2
供职机构:中国科学院青藏高原研究所
研究主题:草海湿地 可溶性有机碳 多酚 酶活性 土壤有机碳
刘杰
作品数:7被引量:17H指数:3
供职机构:中国地质大学地球物理与空间信息学院
研究主题:青藏高原 孔底 煤层气 水平孔 岩石物理模型
程飞
作品数:11被引量:43H指数:4
供职机构:中国地质大学地球物理与空间信息学院
研究主题:隧道 青藏高原 逆时偏移 TSP 交错网格
王京
作品数:6被引量:51H指数:3
供职机构:中国地质大学地球物理与空间信息学院
研究主题:高密度电法 活动断层 差分演化算法 差分演化 参数自适应