从工程应用角度出发,基于安全、合理、便捷的原则,探讨高海拔地区冻土深度的估算方法。通过对比现有多种方法,在一种基于气温的经验公式的基础上,提出了考虑海拔气温修正的冻土深度估算方法。算例表明计算结果精度较高,但也可能与土壤性质较为相似有关。为缺乏实测参考的高海拔地区冻土深度取值提供了一种简便的估算方法,当最大冻土深度对工程有重大影响时,建议可在估算结果的基础上适当增加。
利用1985—2021年呼伦贝尔市15个国家气象站各层地温、第一冻土层下限、最大冻土深度资料,研究呼伦贝尔市冻土气候演变特征,同时采用重标极差(R/S)和非周期循环分析,统计最大冻土深度等气象要素时间序列的Hurst指数、分维数和非周期循环的平均循环长度,分析最大冻土深度等气象要素变化趋势和记忆周期。研究表明:(1)0 cm地温、40 cm地温和80 cm地温都呈增加趋势,且0 cm地温增加趋势最显著,特别是0 cm地温最小值增大更加明显。(2)冻结持续日数呈缓慢减小趋势,其中中部偏北海拔超过600 m山区持续时间最长,西南部和东南部地区持续时间最短。(3)7月中旬冻土从北部地区开始,9月—10月下旬向西南和东南地区扩展,次年5月上旬—6月下旬自西南和东南地区向北部地区逐渐消失。(4)最大冻土深度呈现逐年减小趋势,突变年份出现在1988年,最大冻土深度在7—9月最浅,次年2—4月最深,10月—次年1月是最大冻土深度不断加深的过程,5—6月是最大冻土深度显著减小的时段,最大冻土深度最大值出现在西部偏南地区。(5)冻结持续日数和最大冻土深度未来减小趋势仍将持续,持续时间分别为10、8 a;...
为掌握气候背景下宁夏灌区季节性冻土变化及其对农事活动的影响,争取最大限度地提高光热资源利用效率,挖掘生产潜力,开展了气候变化背景下宁夏灌区冻土变化特征及其对农业生产的影响研究。利用宁夏灌区4个代表性站点1961—2020年冬季逐日冻土资料,采用统计方法,分析宁夏灌区逐年最大冻土深度、土壤冻结日期、解冻日期及冻结日数变化特征,并分析冻土变化对农业生产的影响。结果表明,1961—2020年冬季各代表性站点中最大冻土深度均有明显的变化趋势,2001年以前各地最大冻土深度明显变浅,2001年以后惠农、永宁、吴忠整体冻土深度有所增加,永宁、吴忠呈波动性变化,无明显趋势性变化;1961—2020年中宁最大冻土深度明显变浅。土壤冻结日期、完全解冻日期分别有不同程度延后和提前趋势;各站点冻土持续日数年变化呈缩短的趋势,其中中宁的冻土持续时间缩短趋势最明显。
基于1981—2021年北京地区6个气象站的逐日最大冻土深度、平均气温、平均地表温度及5、10、15、20、40、80 cm地温等资料,分析了近40年北京地区最大冻土深度的时空分布特征及其与气温和地温的关系。结果表明:北京地区最大冻土深度总体呈变浅趋势,气候倾向率为-2.3 cm/10 a,各站点最大冻土深度变浅趋势从西到东呈逐渐减弱趋势。北京地区最大冻土深度与40、80 cm地温相关性最好,与地表温度相关性较差。选取2021—2022年北京地区冻土进行对比试验,发现仪器安装至少一个冻融周期后与冻土人工观测吻合度更好,测温式冻土自动观测仪的观测精度与仪器安装位置的地下岩层、土质分布密切相关,需要在仪器稳定运行后根据当地情况优化算法和冻融阈值。
利用格尔木地区1971—2020年冻土资料分析年和四季冻土变化特征。结果表明:格尔木地区年最大冻土深度总体呈不明显减小趋势。呈现下降—上升—下降—上升四个阶段。春季最大冻土深度总体呈增加趋势,未通过显著性检验。秋季和冬季最大冻土深度均呈减小趋势,秋季通过0.01的显著性检验,冬季未通过显著性检验。冻土日数逐年呈减少趋势,2014年后冻土日数减少明显。春、秋、冬季平均气温从1971—2010年逐年代升高,导致各年代冻土深度、冻土日数也逐年代减少。冻土初日逐年代推迟,冻土终日逐年代际提前。
利用赤峰市1972-2021年最大冻土深度数据,运用滑动平均、Mann-Kendall突变检验及小波分析法,分析了赤峰市近50 a最大冻土深度的年际变化趋势、突变特征及周期性;利用相关分析法揭示赤峰市最大冻土深度变化的气象驱动因素。结果表明:赤峰市最大冻土深度近50 a呈显著下降趋势,气候倾斜率为-1.07cm·a-1;1982年赤峰市最大冻土深度发生突变;通过小波分析可以看出近50a赤峰市存在10a的主周期;气温、地面温度的升高是赤峰市最大冻土深度变浅的主要因素。
选用图们国家气象观测站1976—2020年的最大冻土深度,冬季11月至翌年3月平均气温、最大积雪深度、最低平均气温、日照时数、风速等气象资料,通过线性趋势和气候倾向率、相关分析和回归分析等方法,探索图们市最大冻土深度变化的特征及其影响因子。结果显示:1976—2020年图们市最大冻土深度呈现下降趋势,年最大冻土深度越大,冻土初终日数也越大,变化趋势几乎相同。年冻土初终日数呈现出减小的趋势,其减小速率为3.626 d/10年。最大冻土深度的年代变化分析表明,自20世纪80年代以来最大冻土深度开始减小,20世纪90年代冻土深度减小幅度更为显著,最大冻土深度与冬季11月至翌年3月平均气温相关性最好,其次是日照时数,再次是年平均风速和年平均最低温度,最后是最大积雪深度。最大冻土深度与冬季11月至翌年3月平均气温呈现负相关、年日照时数均呈现负相关(P<0.01);与年平均风速呈现正相关(P<0.01);与年平均最低温度、年最大积雪深度呈现负相关(P<0.05)。
针对我国目前多本建筑规范中不同地区的最大冻土深度数值加以比较,发现这一重要基本数据存在很大差异。通过收集采暖通风、给水排水、建筑、结构、气象专业等多方面资料,查阅相关文献,根据实地勘测数据等途径,认为部分国家规范或手册中的数据存在偏差。由于相关规范及标准没有勘误通知和相关数据解释,技术及研究人员在文章撰写或建筑设计时,仍然采用了有偏差的数据。在一些核心期刊的文献中,就这一偏差数值的最大冻土深度展开相关深入探讨与研究且发表相关成果。有必要对此数据准确性加以探究且核实。
【目的】了解太行山南麓季节性冻土的气候特征。【方法】利用1960~2019年山西省太行山南麓晋城市的5个国家气象观测站的最大冻土深度、气温及地温资料,采用线性趋势、M-K突变检验及Morlet小波分析等方法,分析晋城市最大冻土深度的时空变化特征及其与气温、浅层地温的相关性。【结果】近60 a来晋城市最大冻土持续时间一般为当年11月到次年3月,季节性特征明显,且最大冻土深度的平均值和极值都随纬度增加而变大。最大冻土深度年变化以-1.48 cm/10a的速度显著变小,平均气温以0.28℃/10a的速度增加,两者呈现剪刀差的态势;最大冻土深度变差系数在0.21~0.29之间,稳定性较好;最大冻土深度与气温及浅层地温均呈负相关。60 a晋城市冻土开始日期和结束日期气候趋势率分别为1.52 d/10 a和-3.14 d/10a。M-K突变检验表明,各指标均有突变发生;最大冻土深度的周期主要为7~10a;冻土持续时间为127.6 d,气候趋势率为-3.2 d/10a,呈缩短的趋势。【结论】太行山南麓最大冻土深度呈显著变浅的趋势,其与气温及浅层地温均呈负相关,具有明显的周期变化特征和突变特征。
根据三江源地区21个气象台站的最大冻土深度、气温、降水观测数据和欧洲中心再分析资料,利用旋转经验正交分解等方法对1981—1010年三江源地区季节最大冻土深度(MFSD)的时空分布特征进行了分析,并探讨了季节冻土与气候因子之间的关系,结果表明:(1)40年来三江源地区平均MFSD为136.66cm,空间分布呈现出以玛多站最大中心值(218.85cm),向四周递减的分布特征。(2) 40年平均变率空间分布和旋转正交经验分解第一模态时间系数均表现出三江源地区MFSD呈现明显下降趋势,季节冻土层明显减薄,平均MFSD递减率为0.51cm/a。(3)表征热力状况的气候因子中,湿润指数、气温和降水是影响三江源地区季节冻土较为重要的气候因子。(4)三江源地区季节冻土的关键区在东北部,MFSD典型高值年有1983年等4个年份;典型低值年有1988年等7个年份。通过对500hPa位势高度场典型高值年、低值年合成分析,季节冻土典型高(低)值年,北半球500hPa位势高度场负(正)异常;同时,南亚高压负(正)异常,其范围偏小(大),强度偏弱(强),温度场中心温度更低(高),对应三江源地区应季节冻土更厚(薄...