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High-resolution(30 m)mapping of permafrost distribution in the Genhe River Basin,Greater Khingan Mountains,Northeast China
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作者 JIAO Xueling ZHAO Lin +11 位作者 zou defu WANG Lingxiao WANG Chong WANG Yuanwei HU Guojie DU Erji XIAO Yao LIU Guangyue LIU Shibo ZHANG Yuxin LI Zhibin XIAO Minxuan 《Journal of Mountain Science》 2026年第3期973-989,共17页
Most existing studies provide coarse spatial resolution mappings(typically 1 km or more),which fail to capture local-scale heterogeneity of permafrost distribution in the permafrost boundary region.This study employed... Most existing studies provide coarse spatial resolution mappings(typically 1 km or more),which fail to capture local-scale heterogeneity of permafrost distribution in the permafrost boundary region.This study employed 298 ground-truth samples to evaluate six machine learning(ML)algorithms for simulating permafrost distribution in the Genhe River Basin(GRB)of the Greater Khingan Mountains(GKM)based on our detailed investigation(e.g.,16 boreholes)in this region conducted in 2023-2024,while identifying key environmental drivers through Shapley Additive Explanations(SHAP)analysis.Results show that the random forest(RF)model achieved the best performance,with a classification accuracy of 0.83 and a Kappa coefficient of 0.66.The RF-based permafrost map at a 30 m resolution reveals a total permafrost area of approximately 8248.5 km2,accounting for 52.0%of the GRB.The most influential predictors of permafrost distribution are slope(SLO),topographic wetness index(TWI),and degree of topographic relief(DTR),contributing 13.6%,11.1%,and 9.4%,respectively.Other important factors include normalized difference water index(NDWI,6.8%)and land surface temperature(LST,6.1%).Permafrost is mainly distributed in valley bottoms,toe slopes,and gently sloping areas in the upper and middle reaches of the basin.These zones are closely associated with vegetation types such as wetlands,shrubs,and larch forests.Conversely,permafrost is rarely found in croplands or on steep slopes.These findings improve the understanding of permafrost distribution patterns in the transitional zone of Northeast China,and offer critical data and methodological support for high-resolution permafrost mapping across the region. 展开更多
关键词 Permafrost mapping Genhe River Basin Greater Khingan Mountains Topography controls Machine learning Northeast China
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大兴安岭北部根河流域多年冻土分布调查结果初步分析 被引量:1
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作者 张煜 赵林 +17 位作者 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 《冰川冻土》 2025年第1期139-152,共14页
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... 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。 展开更多
关键词 东北地区 大兴安岭 根河流域 冻土分布
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中俄原油管道沿线区域冻胀量Sentinel-1 InSAR监测分析
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作者 黄琛淇 汪凌霄 +8 位作者 徐炜 刘世博 赵林 李国玉 李艳 邹德富 胡国杰 王雪颖 陈威 《地理科学》 北大核心 2025年第9期2035-2046,共12页
中俄原油管道是中国重大能源战略通道,极大地保障了中国能源安全,其中国段位于大兴安岭地区,穿过多年冻土区和季节性冻土区,管道极容易受到冻胀灾害影响,对中俄原油管道的稳定性监测评估十分迫切。本文利用2016—2021年Sentinel-1B卫星... 中俄原油管道是中国重大能源战略通道,极大地保障了中国能源安全,其中国段位于大兴安岭地区,穿过多年冻土区和季节性冻土区,管道极容易受到冻胀灾害影响,对中俄原油管道的稳定性监测评估十分迫切。本文利用2016—2021年Sentinel-1B卫星SAR数据,对时间基线为12 d的差分雷达干涉像对进行校正与叠加,得到长约1000 km的中俄原油管道沿线区域冻结季多年平均形变信息。经分析,管道沿线20 km缓冲区地表的多年平均冻胀量>20 mm区域占比17%,其中形变>50 mm的强冻胀区占3%。对管道每隔1 km进行分段并统计管道段所经地表的形变状况,所经显著冻胀地表的管道段数占区域总管道段数目的17%,其中形变>50 mm的强冻胀区占1%。北部漠河站至塔河站,南部黑河市、齐齐哈尔与大庆湿地影响区域冻胀显著。使用地理探测器对影响冻胀的环境因子进行分析,并结合积水点调查处的冻胀量统计分析,可知土壤水分条件是影响冻胀量的最主要因素,冻胀形变监测结果及空间特征分析可以为管道沿线区域的工程建设和维护提供参考。 展开更多
关键词 中俄原油管道 冻胀 Sentinel-1 INSAR 地理探测器 水分
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青藏高原东北部青海玉树泥流滑坡特征和成因分析 被引量:11
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作者 郝君明 吴通华 +9 位作者 李韧 吴晓东 谢昌卫 朱小凡 李旺平 邹德富 胡国杰 杜二计 刘广岳 乔永平 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2020年第2期447-456,共10页
青藏高原变暖变湿,滑坡灾害频发,严重影响区域工程建设、生态环境和人类生产活动。泥流滑坡和热融滑塌、融冻泥流是季节冻土区和多年冻土区的特殊滑坡类型,形态上相似,很难区分。同时,对青藏高原泥流滑坡灾害关注程度低,研究较少。以青... 青藏高原变暖变湿,滑坡灾害频发,严重影响区域工程建设、生态环境和人类生产活动。泥流滑坡和热融滑塌、融冻泥流是季节冻土区和多年冻土区的特殊滑坡类型,形态上相似,很难区分。同时,对青藏高原泥流滑坡灾害关注程度低,研究较少。以青海省玉树州称多县直美村2017年9月7日泥流滑坡事件为例,利用实测数据、多时相遥感影像和无人机数据等多源数据和雷达技术手段进行了调查和分析。研究表明:滑坡发生在坡积扇,主滑段平均厚度约5m,体积约2.4×104m3,滑体的滑动方向和重力作用过程一致,依据滑坡三级分类系统属于堆积土浅层小型牵引式滑坡,其形成和发育与当地地质条件、连续降水和冻融循环作用有关;然后进一步总结泥流滑坡、热融滑塌和融冻泥流的特征,认为玉树滑坡是季节冻土区的泥流滑坡。该研究有助于提高人们对泥流滑坡和青藏高原斜坡灾害的科学认识。 展开更多
关键词 滑坡 泥流 融冻泥流 热融滑塌 玉树 季节冻土 青藏高原
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青藏高原腹地各拉丹冬南北坡多年冻土考察初步结果 被引量:4
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作者 刘广岳 邹德富 +14 位作者 杨斌 杜二计 周华云 肖瑶 赵林 谭昌海 胡国杰 庞强强 王武 孙哲 朱小凡 殷秀峰 汪凌霄 李智斌 谢昌卫 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2022年第1期83-95,共13页
青藏高原唐古拉山南北两侧在地形地貌、地理和气候特征上存在显著差异,多年冻土的发育状况和特征也明显不同。受第二次青藏高原综合科学考察研究等项目资助,多年冻土对亚洲水塔的影响专题考察分队分别于2019年和2020年的10—11月对唐古... 青藏高原唐古拉山南北两侧在地形地貌、地理和气候特征上存在显著差异,多年冻土的发育状况和特征也明显不同。受第二次青藏高原综合科学考察研究等项目资助,多年冻土对亚洲水塔的影响专题考察分队分别于2019年和2020年的10—11月对唐古拉山各拉丹冬南侧的色林错上游扎加藏布源区(简称“湖源区”)和北侧的长江上游沱沱河源区(简称“江源区”)进行了多年冻土野外考察。利用钻探、坑探、地球物理勘探等方法对多年冻土的分布边界、多年冻土剖面的地层、地下冰等特征进行了描述和取样,同步构建了多年冻土温度和活动层水热观测网络,为多年冻土对亚洲水塔影响的机理分析、数值模拟以及情景预估提供数据保障。对野外调查资料的初步分析认为,各拉丹冬南北两坡地层沉积类型和地下冰赋存状态存在明显差异,北坡多年冻土的热稳定性、地下冰含量、冰缘地貌类型多样性均高于南坡,但由于受到构造地热、河流融区等多种因素的影响,北坡的冻土分布形式更为复杂。江源区100 m钻孔剖面揭示了连续分布的、厚度大于50 m的地下冰;在该区域发现了多年生冻胀丘分布群,并利用钻探和地球物理勘探方法对该区域规模最大、结构最完整的冰核型冻胀丘进行了较为系统的勘察剖析。两次野外调查工作共采集钻孔岩心、表层土壤、冰水等各类样本近1.2万件,为后期区域冻土理化指标分析,冻土环境化学、古气候环境研究的开展奠定基础。 展开更多
关键词 青藏高原 第二次青藏科考 多年冻土 各拉丹冬 色林错 长江源
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冻结季沱沱河源多年冻土区活动层土壤水分含量分析 被引量:4
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作者 李智斌 赵林 +13 位作者 刘广岳 邹德富 汪凌霄 杨斌 杜二计 胡国杰 周华云 王翀 幸赞品 赵建婷 殷秀峰 迟鸿飞 谭昌海 陈文 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2022年第1期56-68,共13页
活动层含水量是表征多年冻土区气候、水文和生态过程的关键参数。长期以来,由于受多年冻土区活动层水分实测样点数量稀少的限制,各类基于遥感反演、模式模拟乃至数据融合和同化等手段生产的土壤水分空间数据均存在着较大的误差。2020年1... 活动层含水量是表征多年冻土区气候、水文和生态过程的关键参数。长期以来,由于受多年冻土区活动层水分实测样点数量稀少的限制,各类基于遥感反演、模式模拟乃至数据融合和同化等手段生产的土壤水分空间数据均存在着较大的误差。2020年10—11月在青藏高原腹地(沱沱河源区)测定了1072组活动层土壤含水量数据并进行分析,探讨了该时段该区域活动层土壤水分的空间差异,并与全球陆面数据同化系统数据产品(GLDAS-Noah)和欧洲中期天气预报中心发布的第五代再分析资料(ERA5-Land)进行了对比分析。结果表明,在该区域平均厚度为2.72 m的活动层内,土壤质量含水量(总含水量)约为14.0%,活动层土壤含水量与植被发育情况存在正相关关系。除高寒沼泽草甸类型外,高寒草甸与高寒草原类型的活动层含水量随深度的增加呈现出先减小后增大的变化趋势。不同坡位类型的活动层含水量呈上坡位>下坡位>中坡位>平坡位,阳坡水分高于阴坡且两者活动层剖面水分变化相似。多年冻土区浅表层0~350 cm深度范围内的土壤含水量大于区内融区同深度的土壤含水量,两者土壤剖面水分分布均呈现出先增大后减小再增大的特征。该区域的GLDAS-Noah同化水分产品与实测数据对比的误差在10%以内,比ERA5-Land再分析土壤水分数据更为准确,但两种数据产品对土壤剖面上的水分垂直分布情况描述均与实测数据有较大差异。该研究结果可以为数据同化系统的模式冻融参数化方案优化及遥感水分产品研发提供科学依据。 展开更多
关键词 沱沱河源区 多年冻土 活动层 土壤含水量 冻结季 再分析数据
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青藏高原唐古拉地区活动层厚度分布特征及其影响因素 被引量:3
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作者 杜二计 杨斌 +11 位作者 谭昌海 肖瑶 刘广岳 邹德富 赵拥华 吴晓东 吴通华 赵林 胡国杰 周华云 李智斌 汪易 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2022年第2期376-386,共11页
多年冻土区活动层的冻融过程显著影响地-气间的水热交换、地表水文过程、冰缘地貌演变及寒区工程建设。活动层厚度的空间分异规律及其空间分布的准确模拟计算是冻土学研究的基础和核心问题之一。作为青藏高原中部东西走向最大的山脉和... 多年冻土区活动层的冻融过程显著影响地-气间的水热交换、地表水文过程、冰缘地貌演变及寒区工程建设。活动层厚度的空间分异规律及其空间分布的准确模拟计算是冻土学研究的基础和核心问题之一。作为青藏高原中部东西走向最大的山脉和青藏高原多年冻土的主要分布区,唐古拉地区是青藏高原南部湿润区与北部干旱区的过渡区,该地区的活动层厚度空间分异规律研究对于揭示青藏高原多年冻土区活动层厚度整体空间分布规律具有重要意义。利用唐古拉地区南、北坡两个区域野外实测活动层厚度分布数据,分析了该区域活动层厚度的空间分异特征及其主要影响因素。结果表明,活动层厚度分布的突出特点是空间分异巨大,最小值仅为1.2m,最大值达到5.6m。以不同植被类型区活动层的平均厚度为对比标准,其分布特征为:沼泽草甸<高寒草甸<高寒荒漠<高寒草原,高寒草原的平均活动层厚度最大。对比南、北坡,南坡活动层厚度普遍大于北坡。Stefan方程的计算结果表明,活动层厚度的变化速率随土壤含水率的变化最大,其次为土壤热导率,而随地表融化指数的变化最小。实测土壤含水率、探坑数据及地表融化指数与活动层厚度分布关系表明,影响活动层厚度空间分异的最为敏感的因素为土壤含水率,其次为土壤热导率,地表融化指数的敏感性最小。 展开更多
关键词 青藏高原 唐古拉地区 活动层 土壤含水率 土壤热导率 地面温度
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长江上游沱沱河源区多年冻土发育特征 被引量:3
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作者 周华云 刘广岳 +15 位作者 杨斌 邹德富 赵林 杜二计 谭昌海 陈文 杨朝磊 文浪 旺扎多吉 张浔浔 肖瑶 胡国杰 李智斌 谢昌卫 汪凌霄 刘世博 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2022年第1期69-82,共14页
沱沱河流域是长江的发源地之一,其广泛分布的多年冻土对长江源区的产汇流过程、生态系统乃至于区域气候都有着重要影响,对该区域多年冻土分布和特征的调查和了解,可为研究江河源区多年冻土与气候、水文、生态的相互作用关系提供基础数... 沱沱河流域是长江的发源地之一,其广泛分布的多年冻土对长江源区的产汇流过程、生态系统乃至于区域气候都有着重要影响,对该区域多年冻土分布和特征的调查和了解,可为研究江河源区多年冻土与气候、水文、生态的相互作用关系提供基础数据支撑。2020年10—11月,研究团队对沱沱河源区的多年冻土开展了为期50天的野外调查工作,并在不同下垫面类型、不同地貌部位和不同海拔高度共布设钻孔32个,总钻进深度1200 m。该文是基于钻孔和探坑资料对沱沱河源区多年冻土特征和地下冰发育状况的初步总结。结果显示,沱沱河源区多年冻土在一定程度上受河流和地热影响形成了局部融区,其多年冻土下界大致在4650~4680 m之间;钻孔揭示的多年冻土上限平均埋藏深度为(2.47±0.98)m,部分地区存在融化夹层;受浅表层沉积物岩性和地热的影响,多年冻土下限埋藏深度相对较浅,平均为19.3 m,多年冻土相对较薄,平均厚度为15.0 m;多年冻土下限深度和多年冻土的厚度最大为75.0 m和72.7 m;地形地貌、沉积物特征和地热条件是影响多年冻土厚度存在较大空间差异的主要原因。研究区内地下冰主要分布于15.0 m深度以上范围内,同时也发现了处于萎缩状态的冰核丘与石质冻胀丘,这些现象也一定程度上与该研究区多年冻土退化过程有关。 展开更多
关键词 长江 沱沱河源区 多年冻土下界 融区 冻胀丘
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青藏高原多年冻土变化对水文过程的影响 被引量:86
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作者 赵林 胡国杰 +6 位作者 邹德富 吴晓东 马露 孙哲 原黎明 周华云 刘世博 《中国科学院院刊》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第11期1233-1246,共14页
在全球气候变暖背景下,青藏高原多年冻土发生着不同程度的退化,从而对区域气候、水文和生态过程产生了显著影响。文章在青藏高原多年冻土区长期观测资料的基础上,结合再分析资料,分析了近10年来多年冻土区气温和降水的变化特征,并对活... 在全球气候变暖背景下,青藏高原多年冻土发生着不同程度的退化,从而对区域气候、水文和生态过程产生了显著影响。文章在青藏高原多年冻土区长期观测资料的基础上,结合再分析资料,分析了近10年来多年冻土区气温和降水的变化特征,并对活动层厚度、地温和土壤含水量的变化趋势进行了研究。结果表明,近10年来青藏高原不同站点多年冻土发生了显著的变化,活动层厚度增加,地温升高以及活动层底部土壤含水量增加。从区域尺度来看,1980—2018年多年冻土区降水和土壤含水量呈现显著增加趋势。这些变化可能是导致青藏高原多年冻土区水文过程、湖泊面积变化和地表形变等的主要原因。结果有助于进一步认识多年冻土变化对区域环境的影响,可为冻土与水循环相互作用关系的机理研究提供思路,为寒区环境保护、工程设计和施工提供参考经验。 展开更多
关键词 多年冻土 活动层 温度 土壤含水量 降水
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InSAR技术在多年冻土区形变监测的应用 被引量:11
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作者 刘世博 赵林 +6 位作者 汪凌霄 邹德富 周华云 谢昌卫 乔永平 岳广阳 史健宗 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2021年第4期964-975,共12页
作为大地测量的一种新兴空间技术,合成孔径雷达干涉(synthetic aperture radar interferometry,InSAR)具有全天时、高精度、大范围和速度快的优点,逐渐被应用于多年冻土区地表形变监测中。通过综述多年冻土形变原理及InSAR监测多年冻土... 作为大地测量的一种新兴空间技术,合成孔径雷达干涉(synthetic aperture radar interferometry,InSAR)具有全天时、高精度、大范围和速度快的优点,逐渐被应用于多年冻土区地表形变监测中。通过综述多年冻土形变原理及InSAR监测多年冻土形变的应用实例,研究表明:在气候变暖的背景下,多年冻土区地表年际形变以下沉为主,多年冻土上限附近地下冰含量的大小是影响年际形变量的主要因素;活动层内土壤含水量影响着地表季节形变量的大小,不同类型多年冻土区的地表年际形变量和季节形变量存在着较大的差异。研究还表明,不同波长的SAR产品在不同类型多年冻土区的适用性不同,下垫面特征对利用InSAR获取地表形变量有较大影响,L波段的SAR数据在植被覆盖度较好的区域有更好的效果。由于InSAR的失相干问题,加之目前还缺少长时间、多类型、高频率的实测形变结果作为验证和标校数据,获取准确且连续的大范围形变数据较为困难。针对目前寒区研究需求,布设野外长期观测站点,建立适用于不同多年冻土区的地表形变反演算法,构建具有较高精度和较高时空分辨率的地表形变数据集具有重要的实践和科学意义。 展开更多
关键词 InSAR 多年冻土 地表形变 冻胀 融沉
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Sentinel-1和Sentinel-2协同反演地表土壤水分 被引量:9
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作者 杜绍杰 赵天杰 +6 位作者 施建成 马春锋 邹德富 王振 姚盼盼 彭志晴 郑景耀 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2022年第6期1404-1413,共10页
土壤水分是水文循环、生态环境、气候变化等研究中的关键参数,获取高分辨率长时间序列的土壤水分信息对农业管理、作物生长监测等具有重要的意义,同时也是研究的难点。基于时间序列(2019年至2020年)的Sentinel-1雷达数据和Sentinel-2光... 土壤水分是水文循环、生态环境、气候变化等研究中的关键参数,获取高分辨率长时间序列的土壤水分信息对农业管理、作物生长监测等具有重要的意义,同时也是研究的难点。基于时间序列(2019年至2020年)的Sentinel-1雷达数据和Sentinel-2光学数据,构建了地表土壤水分的雷达与光学数据协同反演模型,即裸土条件下地表土壤水分的变化检测方法,并利用归一化植被指数对植被影响进行校正,实现了青藏高原多年冻土区(五道梁)100 m空间分辨率的土壤水分反演。与地面实际观测的土壤水分进行对比验证,结果表明土壤水分反演结果与地面实测数据的相关系数介于0.672与0.941之间,无偏均方根误差介于0.031 m^(3)/m^(3)与0.073 m^(3)/m^(3)之间,土壤水分变化与区域降水事件和特征密切相关,验证了本文提出的考虑植被物候的变化检测方法在地势平坦、植被稀疏的青藏高原地区具有极高的适用性。 展开更多
关键词 土壤水分 变化检测 多年冻土 青藏高原 Sentinel-1/2
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基于地理探测器的青藏高原多年冻土分布影响因子分析 被引量:7
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作者 肖瑶 赵林 +4 位作者 邹德富 刘世博 马露 应雪 刘艺阗 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2021年第1期311-321,共11页
多年冻土的分布会受到局地地质、地形地貌和地表覆被等因素的影响。为探究各因子对多年冻土分布的影响强弱,选择青藏高原五个典型多年冻土区为研究区,基于MODIS和SRTM DEM数据提取研究区内2003—2012年平均地表温度、NDVI、地表反照率... 多年冻土的分布会受到局地地质、地形地貌和地表覆被等因素的影响。为探究各因子对多年冻土分布的影响强弱,选择青藏高原五个典型多年冻土区为研究区,基于MODIS和SRTM DEM数据提取研究区内2003—2012年平均地表温度、NDVI、地表反照率、积雪日数和坡度、坡向等因子,并采用地理探测器模型研究了各因子对研究区多年冻土分布的影响程度及差异。结果表明:在所有研究区内,地表温度是影响多年冻土分布最强的因子,其次为积雪日数。随着空间尺度范围的增大,坡度和坡向对多年冻土分布的影响逐渐减弱,地表温度的影响则逐渐增强。交互探测结果显示两个因子交互作用对多年冻土分布的影响程度都要大于单因子作用下的影响程度。本研究明确了青藏高原多年冻土分布的区域差异规律,为不同尺度多年冻土分布制图提供理论基础。 展开更多
关键词 青藏高原 多年冻土分布 地理探测器 Q值 影响因子
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下边界条件对多年冻土温度场变化数值模拟的影响 被引量:8
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作者 孙哲 赵林 +4 位作者 胡国杰 乔永平 杜二计 邹德富 谢昌卫 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2021年第2期357-369,共13页
在气候变暖背景下,北半球多年冻土呈现不同程度的退化趋势,冻土升温、活动层增厚、地下冰消融改变了区域工程地质条件、地形地貌,不仅对寒区环境和工程稳定性造成潜在的威胁,还影响着这些地区的气候、水文和生态过程。因此,准确评估和... 在气候变暖背景下,北半球多年冻土呈现不同程度的退化趋势,冻土升温、活动层增厚、地下冰消融改变了区域工程地质条件、地形地貌,不仅对寒区环境和工程稳定性造成潜在的威胁,还影响着这些地区的气候、水文和生态过程。因此,准确评估和预估多年冻土热状况的变化具有重要科学和实践意义。现有用于模拟多年冻土热状况的各类模式重点考虑了近地表温度场变化对多年冻土的影响,主要集中于对气温和浅表层物理过程和参数化方案等改进和优化,而对于下边界条件设置对多年冻土热状况模拟的影响少有讨论。基于一维热传导冻土模型,以五道梁地区的多年冻土为研究对象,通过设置不同的下边界方案进行模拟实验,定量评估百年尺度气候变化下不同下边界条件对多年冻土温度场变化数值模拟的影响。结果表明:近地表层(<3m)的温度场完全由年际气候变化决定,浅层(3~15m)及中层(15~30m)的多年冻土温度场受下边界条件的影响逐渐显著,深层(>30m)的地温对百年尺度气候变化的响应不仅与气候变化的幅度有关,还与多年冻土相变热的多少有直接的关系。下边界条件不恰当的设置方式会对大尺度的气候变化下多年冻土消融程度的计算造成较大的影响,进而可能对深层地温乃至多年冻土区面积变化造成严重的误判。因此,开展百年尺度多年冻土温度场变化模拟时,应采用深层或多年冻土底板以下融土层的稳定地热流作为下边界条件。 展开更多
关键词 多年冻土 地温场 数值模拟 下边界条件
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基于地理加权回归的青藏高原季节冻土区土壤有机碳空间分布研究 被引量:6
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作者 王栋 吴晓东 +6 位作者 魏献花 吴通华 赵林 李韧 胡国杰 邹德富 李旺平 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2020年第3期1036-1045,共10页
青藏高原土壤有机碳储量(soil organic carbon stocks,SOCS)对于区域生态环境演替具有重要作用,但是其空间分布数据还比较缺乏,特别是季节冻土区的数据较少。基于378个土壤剖面数据,结合与土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)相关的地... 青藏高原土壤有机碳储量(soil organic carbon stocks,SOCS)对于区域生态环境演替具有重要作用,但是其空间分布数据还比较缺乏,特别是季节冻土区的数据较少。基于378个土壤剖面数据,结合与土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)相关的地形、气候以及植被等环境因子,使用地理加权回归(geographically weighted regression,GWR)模型模拟了青藏高原季节冻土区0~30cm、0~50cm、0~100cm和0~200cm深度的SOC总量和空间分布。结果表明:青藏高原季节冻土区SOCS自东南向西北递减,表层0~200cm的SOC总量约15.37Pg;季节冻土区不同植被类型SOC从大到小依次为森林、灌丛、高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠;各土壤类型中棕壤、黑钙土和泥炭土的SOC最大,而棕钙土、棕漠土、灰棕漠土、风沙土、石质土、盐土、冷钙土、寒漠土以及冷漠土的SOC最小。研究结果给出了青藏高原季节冻土区SOC的总量、空间分布及规律,可为相关地球模式的发展提供基础数据。 展开更多
关键词 土壤有机碳 季节冻土区 青藏高原 地理加权回归
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青藏工程走廊沿线多年冻土区融化季高分辨率地表土壤水分反演 被引量:5
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作者 袁启连 赵林 +4 位作者 幸赞品 邹德富 赵建婷 刘世博 樊磊 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第6期1350-1363,共14页
青藏高原多年冻土区地表土壤水分是该区地表各圈层之间物质和能量迁移转化的重要媒介,准确的地表土壤水分时空信息有助于分析该区土壤冻融循环过程、多年冻土退化特征以及在探讨地表土壤水分对气候变化的响应等方面具有重要科学意义。... 青藏高原多年冻土区地表土壤水分是该区地表各圈层之间物质和能量迁移转化的重要媒介,准确的地表土壤水分时空信息有助于分析该区土壤冻融循环过程、多年冻土退化特征以及在探讨地表土壤水分对气候变化的响应等方面具有重要科学意义。现阶段,青藏高原多年冻土发生着不同程度的退化,对区域土壤水分产生了显著影响。受限于该区高寒、缺氧以及恶劣天气的影响,青藏高原多年冻土区大范围的高分辨率土壤水分信息相对缺乏。为此,以青藏工程走廊沿线区域为研究区,以土壤水分的相关地表变量(地表温度、归一化植被指数、增强植被指数、坡度、坡向、高程、土壤质地、经纬度)为输入变量,以实测地表土壤水分为目标变量,基于随机森林回归方法分别建立了白天和夜间的土壤水分反演模型,得到了研究区2015~2018年5~9月地表土壤水分含量数据。结果表明:两个土壤水分反演模型均具有较好的反演精度,模型训练结果和验证结果与实测土壤水分含量的相关性均大于0.97,误差较小(RMSE=0.03 m^(3)/m^(3)),偏差接近于0 m^(3)/m^(3),对各站点模拟结果较优,反演得到的地表土壤水分空间分布特征与植被分布特征一致,自东南向西北呈递减趋势。 展开更多
关键词 土壤水分 青藏高原 多年冻土 高分辨率 随机森林回归
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CLM5.0对阿拉斯加多年冻土区土壤温度和碳循环模拟的适用性评估 被引量:4
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作者 闫旭春 吴晓东 +8 位作者 吕雅琼 吴通华 李韧 胡国杰 邹德富 刘亚东 魏献花 范晓英 王栋 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2023年第3期902-914,共13页
气候变暖对北极多年冻土和植被产生了重要的影响。CLM(Community Land Model)是应用最广泛的陆面过程模式之一,但其中复杂的边界条件和参数化过程导致模式模拟结果存在一定的不确定性。本研究评估了CLM5.0对阿拉斯加多年冻土区表层土壤... 气候变暖对北极多年冻土和植被产生了重要的影响。CLM(Community Land Model)是应用最广泛的陆面过程模式之一,但其中复杂的边界条件和参数化过程导致模式模拟结果存在一定的不确定性。本研究评估了CLM5.0对阿拉斯加多年冻土区表层土壤温度和碳循环的模拟能力,结果表明,CLM5.0可以捕捉到表层土壤温度的季节变化。在苔原和针叶林站点,CLM5.0在日尺度和月尺度都可以很好地模拟出总初级生产力(GPP)随时间的变化,但对净生态系统碳交换(NEE)的模拟结果存在一定的不确定性。CLM5.0可以较为合理地模拟高纬度多年冻土区的土壤温度季节变化,在未来的研究中可能还需要从结构、参数化方案等过程进行改进,从而进一步提升高纬度多年冻土区碳循环的模拟精度。 展开更多
关键词 CLM5.0 阿拉斯加 土壤温度 碳循环 多年冻土
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三江源地区湖塘变化及其与多年冻土联系 被引量:3
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作者 汤芸淇 汪凌霄 +8 位作者 赵林 李艳 李智斌 刘世博 邹德富 王紫珊 刘童 丁嘉怡 赵建婷 《地理科学进展》 CSSCI CSCD 北大核心 2024年第7期1441-1455,共15页
近年来,青藏高原湖泊的快速扩张引起广泛关注,已有不少研究系统分析了大于1 km^(2)的大型湖泊的变化动态,但对于面积较小的由于多年冻土退化形成的热融湖塘,其在大范围流域尺度上的分布及变化研究尚不多见。论文基于光学和雷达影像,系... 近年来,青藏高原湖泊的快速扩张引起广泛关注,已有不少研究系统分析了大于1 km^(2)的大型湖泊的变化动态,但对于面积较小的由于多年冻土退化形成的热融湖塘,其在大范围流域尺度上的分布及变化研究尚不多见。论文基于光学和雷达影像,系统分析了三江源区内湖塘(<1 km^(2))分布及其变化,以及与多年冻土之间的联系,并且首次揭示了湖塘底部融区的分布情况。结果表明:(1)三江源区2020年代(2020—2022年)的湖塘面积达917.03 km^(2),湖塘总数为61608个。其中长江源区湖塘数量最多,达到48987个,黄河源区12459个,澜沧江源区最少。(2)相较于1960年代,2020年代三江源区域面积小于1 km^(2)湖塘数量增加了76%,面积增加了13%。长江源区湖塘扩张明显,黄河源区、澜沧江源区的部分湖塘萎缩。1960年代的湖塘有53%在2020年代依然存在。(3)三江源区80.9%的湖塘底部冬季存在融区,其中长江源有78.2%,黄河源有90.8%,澜沧江源有98.7%。在多年冻土区,有一半底部有融区的湖塘在1960年代就已存在,新增湖塘底部冬季较少存在融区,目前浮冰湖塘范围要远大于触底冰湖塘范围,可能会进一步加速多年冻土融化。研究结果可为分析多年冻土退化状态以及多年冻土退化与热融湖塘发育之间的联系提供基础,为高原地区热融湖塘碳排放研究提供基础数据。 展开更多
关键词 热融湖塘 多年冻土退化 三江源区 湖塘底部融区
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青藏高原沱沱河源多年冻土区NDVI时空变化及影响因素分析 被引量:4
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作者 王逸玮 赵林 +6 位作者 刘广岳 邹德富 王翀 杜二计 赵建婷 李智斌 李笑 《冰川冻土》 CSCD 2024年第4期1386-1402,共17页
为了更精细地刻画青藏高原多年冻土区气候变化对植被生长的影响,选取多年冻土分布较为连续的沱沱河源为研究区,基于Landsat NDVI数据,使用趋势分析、偏相关分析和地理探测器等方法,分析了2000—2021年研究区植被生长季(5—9月)NDVI对气... 为了更精细地刻画青藏高原多年冻土区气候变化对植被生长的影响,选取多年冻土分布较为连续的沱沱河源为研究区,基于Landsat NDVI数据,使用趋势分析、偏相关分析和地理探测器等方法,分析了2000—2021年研究区植被生长季(5—9月)NDVI对气候变化及不同地形和植被类型的响应特征。结果表明:(1)研究区NDVI整体呈波动上升趋势,增长速率为0.013(10a)^(-1);NDVI增长区域的面积约占总面积的84.1%,其中,显著增长区域约占45.0%,主要分布于海拔较低的河流两侧及冰川区附近;而16.0%地区的植被NDVI呈降低趋势,主要分布于研究区北部的高寒荒漠草原区。不同植被类型及不同地形区的NDVI变化速率存在差异。(2)研究期间生长季降水量、气温、太阳辐射和土壤水分含量均呈波动上升趋势,生长季NDVI与降水量和土壤水分含量在年际变化中整体呈正相关关系,与土壤水分含量的相关性更强;生长季NDVI变化与气温的相关性在空间上差异较大,其中55.4%的区域呈正相关关系;生长季NDVI变化与太阳辐射整体呈负相关关系。气温升高对草甸区植被生长的促进作用更强,对草原区植被生长的抑制作用更强。(3)研究区NDVI的空间分布主要受土壤水分含量、气候因子和坡度的影响,其中,土壤水分和坡度共同作用时影响最大。本文利用多种方法量化了研究区气候因子及其交互作用对植被变化的影响,进一步揭示了区域气候环境要素对NDVI变化的影响规律,可为青藏高原多年冻土区的气候环境变化研究、生态环境保护等提供新的依据。 展开更多
关键词 青藏高原 Landsat NDVI 时空变化 驱动因子
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青藏高原多年冻土区地表能量收支过程及其对活动层影响的初步分析 被引量:2
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作者 刘金科 姚济敏 +9 位作者 谷良雷 李韧 吴晓东 吴通华 谢昌卫 邹德富 乔永平 胡国杰 肖瑶 史健宗 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2022年第6期1773-1783,共11页
基于2005—2016年青藏高原多年冻土区唐古拉和西大滩站的气象、涡动通量以及活动层资料,利用涡动相关法、气象梯度法和SHAW模型等方法探究了气候变化背景下高原多年冻土区地表能量通量变化规律及其对活动层的影响。结果表明:2005—2016... 基于2005—2016年青藏高原多年冻土区唐古拉和西大滩站的气象、涡动通量以及活动层资料,利用涡动相关法、气象梯度法和SHAW模型等方法探究了气候变化背景下高原多年冻土区地表能量通量变化规律及其对活动层的影响。结果表明:2005—2016年唐古拉和西大滩气温、地气温差有所升高,年降水量、10 cm土壤含水量及风速有所下降。2005年以来唐古拉和西大滩净辐射(Rn)与感热(H)呈增加趋势,潜热(LE)呈减小趋势,地表土壤热通量(G)变化较小。唐古拉和西大滩地表能量通量季节变化明显,但受海拔、纬度、坡向、土壤冻融过程、降水、下垫面状况等因素的影响,地表能量通量存在区域差异。研究时段内,唐古拉和西大滩地表冻结指数与土壤热通量呈负相关;融化指数、活动层厚度与土壤热通量呈正相关,融化期间土壤热通量积累量与融化深度的变化呈线性增加关系。 展开更多
关键词 年际变化 气象要素 地表能量收支 地表冻融指数 活动层厚度 青藏高原
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考虑冻融锋面移动过程的多年冻土水热模拟 被引量:2
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作者 肖敏轩 赵林 +10 位作者 张钰鑫 高骏强 邹德富 胡国杰 赵建婷 李智斌 赵拥华 肖瑶 刘广岳 杜二计 刘淼 《冰川冻土》 CSCD 2024年第1期13-27,共15页
活动层内部的冻融锋面是冻融过程中冻结土层与融化土层的分界面,其上下土层的水热参数有着显著差异。在陆面过程模式中准确描述冻融锋面的移动过程将有助于提高其对多年冻土水热过程的模拟能力。本研究首先将Noah-MP陆面过程模式的模拟... 活动层内部的冻融锋面是冻融过程中冻结土层与融化土层的分界面,其上下土层的水热参数有着显著差异。在陆面过程模式中准确描述冻融锋面的移动过程将有助于提高其对多年冻土水热过程的模拟能力。本研究首先将Noah-MP陆面过程模式的模拟深度扩展到20 m,并将原模式的4层土层增加到19层土层,同时引入前人的有机质方案和植被根系方案,然后在此基础上,通过耦合Stefan方法以加强模式对冻融锋面的模拟能力,进而探究耦合Stefan方法的Noah-MP模式对西大滩多年冻土站点水热过程的模拟效果。研究中设置了不耦合Stefan方法的CTL控制试验和耦合Stefan方法的STE对照试验来分别模拟西大滩多年冻土站点2012年0~20 m的土壤温度与土壤液态含水量,模拟结果用站点0~3.2 m内10个深度的日均土壤温度、土壤液态水含量监测数据以及3 m、6 m和10 m的年均地温监测数据来做验证。研究结果表明,由土壤温度模拟值插值得到的冻融锋面(0℃等温线)有明显阶梯状特征,最大冻融深度与实测相比偏大。耦合Stefan方法增强了Noah-MP模式模拟冻融锋面的能力,使得模式能够基于Stefan方法较好地模拟出冻融锋面的变化趋势和最大深度。同时,改进后的模式整体改善了对土壤温度的模拟效果,使得0~3.2 m各土层土壤温度的平均RMSE降至0.89℃,减小44%;平均MBE降至-0.13℃,减小86%;模拟的3~20 m年均地温与实测数据更为接近。改进后的模式对土壤液态含水量的模拟水平也有一定改善,其中,模拟的0~3.2 m各土层的土壤液态含水量的平均RMSE降至0.06 m^(3)·m^(-3),减小33%;平均MBE降至-0.01 m^(3)·m^(-3),减小67%。模式还较好描述了活动层20 cm、40 cm、80 cm、120 cm土壤的融化时间。可以看出,在陆面过程模式中耦合能够较好模拟冻融锋面移动过程的Stefan方法可较大程度提高模式的模拟能力,是陆面过程模式改进的有效途径之一,本研究的结果可为多年冻土区陆面过程模式改进提供参考。 展开更多
关键词 Stefan方法 冻融锋面 Noah-MP 陆面过程模式 西大滩
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