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。
利用东北地区121个气象站逐日冻土深度、积雪深度、平均气温、地表平均气温及降水量数据,分析了1964—2017年冬半年冻土的变化特征及气象要素对冻土的影响。结果表明:东北地区积雪深度、平均气温、地表平均气温与冻土深度相关系数较高,降水量相关性不大。20世纪60年代平均气温、地表平均气温及负积温最低,最大冻土深度为历年代最深;随着气候变暖,最大冻土深度以6.15cm·（10a）-1的速率显著减小。冬半年平均最大冻土深度为123cm,呈显著纬向分布,自辽东半岛向大兴安岭北部递增;随纬度和海拔高度的增加,平均气温和地表平均气温降低,负积温增加,且由北向南地气温差增大。最大冻土深度全区有90%以上的站点减少,减少速率以0.1～10cm·（10a）-1为主。冻土持续时间随纬度升高而增加,月最大冻土深度和积雪深度最大值分别出现在3月和1月,最大冻土深度的增加要滞后于积雪深度的增加。由于积雪对地温的保温作用,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,积雪对冻土起到了保温的作用。对于高纬度地区站点,30cm左右为积雪的保温界限...
高速公路的建设,不仅能够为人们的出行提供便利条件,而且加快了区域间的经济交流,是拉动当地经济水平提升的关键。尤其是在城市化进程当中,高速公路的数量与规模不断扩增,对于路基修筑的质量也提出了更高要求,这是保障人们出行安全的关键。东北多年冻土地区中的工程建设存在一定的难度,其气候条件、地质状况等都存在特殊性,如果按照常规修筑方式将难以保障工程项目的顺利完成。本文将对东北多年冻土地区的基本特点进行分析,探索东北多年冻土地区高速公路路基修筑技术与对策。
本文收集并整理了东北地区143个气象站有冻土观测记录以来的冻土数据资料,分析了东北地区冻土深度的时空变化及其分布特征。结果表明,东北地区冻土深度表现为随纬度升高而递增,即纬度越高冻土越深。从各年代100 cm和150 cm冻深线来看,冻土呈明显变浅趋势,且越高纬冻土退化越为严重。在气候变暖的情况下,20世纪70年出现极端最大冻土深度的气象站最多,90年代没有气象站出现极端最大冻土,21世纪00年代、10年代仍有极端最大冻结深度出现,且10年代较00年代出现的站点偏多,说明即使气候变暖但是极端情况仍然出现,且可能有愈加严重趋势。平均气温与最大冻土深度变化存在明显的负相关,即随着气候变暖,冻土期缩短、冻土初日推迟、翌年冻土消融日提前的现象。东北地区除黑龙江最北端为多年冻土区外,其余地区均为季节性冻土区。
为了探究在高低温冷热循环作用下东北季节性冻土区水利工程衬塑钢管的耐久性,文章依据现有规范设计了高低温循环试验的温度区间为-20-50℃,然后对经历了不同高低温冷热循环次数后的衬塑钢管的结合强度、压扁强度分别采用自主设计的结合强度试验装置与PWS-E200电液伺服动静万能试验机检测,通过对比分析循环次数与压扁强度、结合强度的变化关系,探讨了衬塑钢管在水利工程中的适用性。研究表明:随着高低温冷热循环次数的增加衬塑钢管的压扁强度、结合强度均呈现出不断降低的变化规律,且结合强度的降低幅度更加显著;为进一步提高衬塑钢管的耐久性与适用性,分别从埋置深度、使用环境两个方面提出了有针对性的决策建议,可为东北地区水利工程实践提供一定的参考依据。
文章对东北地区季节性冻土期水工混凝土冻融膨胀进行观测试验研究。试验结果表明:在冻结初始阶段,冻土冻融膨胀速率较快,其冻融膨胀曲线斜率较大,冻融膨胀率与冻土含水率相关性较好,在缓冻阶段,冻融膨胀速率减缓,冻融膨胀曲线斜率逐步减小直到冻结稳定阶段;冻融膨胀率与土壤含水率相关性逐步减弱;在冻结结束后,冻土含水率纵向呈现曲线变化,水分迁移能力逐步削弱;土壤含水率的变化是辽宁地区季节性冻土期水工混凝土冻融膨胀的主要影响因素,其次是温度。
地表温度作为重要的地表参数是驱动土壤热状态的主要因子,对冻土分布和活动层厚度变化的研究具有重要意义。常规方式获取地表温度数据往往来自气象站点监测,范围小且不连续。NASA官网提供的MOD11A1地表温度产品可以提供大范围地表温度数据,但在冬季由于对云与雪的混淆导致大量的数据缺失,影响该产品在东北冻土区的使用。根据对东北冻土区植被、裸土、水体、积雪等常见下垫面状况的遥感分类结果,利用劈窗算法反演2006年四幅少云或无云的MODIS1B卫星影像,并分别以气象站实测数据和MODIS温度产品进行验证和对比分析。结果表明:该方法得到地表温度结果与气象站点实测数据误差较小,平均绝对误差仅为1.24℃。且可根据分类情况较好的得到积雪区域地表温度的空间分布状况,与地表温度产品的一致性较高,弥补地表温度产品因为云和积雪的混淆所导致的数据缺失,得到较为完整的地表温度空间分布数据。
东北多年冻土(除非指明是季节冻土,以下将多年冻土简称冻土)是中国第二大冻土分布区,主要发育"兴安-贝加尔型"冻土.由于处在欧亚大陆冻土区南缘,冻土的热稳定性差,寒区生态的敏感性强.在气候变暖条件下,冻土已经和正在发生着"三向"退化.为预测冻土南界和地温变化,根据47个气象站资料并在SHAW模型对植被影响地表温度修正的基础上,建立了冻土地表温度分布的等效纬度模型.结合非稳态热传导模型的有限元数值计算,以多模型结合的方法,进一步计算和分析了目前、50年和100年后冻土地温分区变化.结果表明,在目前地表温度为1.5℃范围,仍可残留冻土.以0.048℃a-1气温递增速率,在目前地表温度为0.5℃和-0.5℃的区域,50年和100年后各自仍有可能存在冻土;冻土面积将由现在的2.57×105 km2各自减至1.84×105和1.29×105 km2,分别减少28.4%和49.8%,且东部退化幅度大于西部.同时,区域地温升高,冻土厚度减薄;稳定型(年平均地温Tcp≤-1.0℃)冻土面积逐渐减小,将由现在的1.07×105 km2分别减少至8.8×104 km2(50年后)和5.6×104 km2(1...
气候变化和人类活动加剧,致使我国东北地区多年冻土退化严重.调查结果表明,该地区适应冻土退化的能力较弱,总体表现为:当地居民重视气候变化,生态保护政策效果显著,产业结构调整潜力较大,但林业管理体制存在不足.依据调查分析结果,提出了适应冻土退化的对策建议:政府部门应加强对冻土退化适应措施的政策引导,建立合理的生态补偿机制,严格执行各项政策措施,加强森林火灾预防和宣传教育工作.