文章以喀拉喀什河为例,解析1956—2023年天然径流及降水序列的演变特征,揭示径流突变与降水周期性规律。运用累计距平分析法、Mann-Kendall突变检验法和Morlet小波,对相关序列数据开展研究。研究结果表明:径流量呈现阶段性变化,2008年前后发生突变,Morlet小波分析降水序列在1988年前后存在4-6年显著周期;降水丰枯交替明显,但90年代后呈现整体偏湿趋势,1993年后丰水期频次增加。揭示了干旱区内陆河流域径流对气候变暖的响应机制,明确了降水周期的作用。通过多尺度方法集成与长序列数据挖掘,深化了对干旱区内陆河流域水文过程复杂性的认识,为同类区域水资源可持续管理提供了可推广的技术路径与决策依据。
火星古气候和古环境的历史是研究火星宜居性的一个重要方面,而火星极地层状地层(PLD)是一个有用的档案,它记录了亚马逊纪晚期(至少过去几百万年以来)的气候变化。自20世纪60年代以来,人们开展了许多研究来解读PLD与古气候的潜在联系,其中最关注的是PLD中气候变化的周期性特征。虽然通过分析PLD的冰层辐射和形态参数揭示了火星的轨道周期,但火星轨道的变化如何驱动PLD的形成以及PLD中记录了何种气候信息尚不完全清楚。未来的研究应侧重于火星极地地区的更广泛区域,集成多个剖面进行综合研究,这有助于阐明PLD在半球尺度上的总体特征和可能的驱动机制。此外,研究人员可通过未来的火星登陆任务钻探层状地层,测量钻探样品的矿物学和地球化学成分,明确揭示PLD的形成及其蕴含的气候演化和周期性特征。
利用1990—2024年间的Landsat遥感影像与气象数据,文章通过多时相影像计算归一化水体指数NDWI,结合K-means聚类方法计算羊卓雍措面积,并用一元线性拟合分析其变化趋势。羊湖在1996—2004年间显著扩张,受降水和融水补给增加,输入量超过输出量;2004—2014年间则经历了明显的缩减,归因于气温升高加剧蒸发,且融水和降水输入未显著变化,导致输入量小于输出量。利用傅里叶变换分析湖泊面积时序特征,发现其变化具有低频特性。在不同时间尺度上,羊湖面积的变化受降水、气温和积雪影响的具体过程各不相同。在超过15年周期(0.03 Hz,0.06 Hz)的低频变化中,羊湖面积与降水呈弱相关性,主要受到气温升高和积雪融化的影响,涉及蒸发量的增减以及积雪融化的促进或抑制。在10~15年周期(0.09 Hz,0.12 Hz)范围内,湖泊面积变化由降水和气温共同调控,影响湖泊水量的收支平衡。气候变暖是驱动羊湖面积年代尺度上变化的主要因素。
全球气候变暖形势严峻,温度的升高将直接导致广泛分布于青藏高原的各类含冰堆积体与冻结堆积体出现冻结区退化、热融沉降、失稳破坏等一系列工程地质问题。随着青藏地区人类生产实践与工程活动的日益频繁,这些工程地质问题将严重威胁着该地区的人民生命财产安全和重大工程建设进程。本研究建立了考虑冰水相变作用的岩土体渗流-传热-变形耦合数值模型,并通过与已有试验研究以及数值模拟研究的结果进行对比,充分验证了所搭建耦合模拟方法的有效性。基于所搭建的耦合模拟方法,聚焦帕隆藏布流域广泛分布的含冰冰碛土斜坡,结合历史气象数据和气候预测数据(SSP1-2.6与SSP5-8.5两种情景下),开展了自2020-2100年,时长80 a的斜坡多场耦合模拟与长期稳定性计算研究。结果.表明,坡体内部各深度土体在长期变暖进程中均呈现不同程度的升温,并进一步导致坡体内部冻结区出现不可逆转的退化,从而导致相应的不可逆转的热融沉降与稳定性下降现象。冻结区的退化与其相应导致的不良工程地质现象受未来不同气候演化模式影响巨大。在SSP5-8.5情景下,持续升温至2080年前后,年均大气温度共抬升了3.84℃,坡体内部开始出现冻结区不可逆的...
末次冰期的两类北大西洋千年尺度气候突变现象Dansgaard-Oeschger Oscillation(DO振荡)和海因里希事件(HS)在全球多处重建记录中均有体现,然而其触发机制及为何集中于海洋氧同位素第3阶段(MIS 3)发生仍处在探索阶段。本研究利用全球耦合模式,模拟并分析了MIS 3背景场下冰盖变化对全球气候的影响及其与千年尺度气候突变事件的联系。结果表明:1)DO/HS间冰阶期间,高海拔冰盖使行星波振幅增大,大气向极区输送热量增加,北极变暖,北大西洋海冰面积减少,但格陵兰岛存在阻塞高压,使DO/HS间冰阶期间温度偏低。冰盖条件显著影响了北半球冬季大气环流形态且与DO/HS的发生有紧密的联系。MIS 3阶段冰盖较末次冰盛期(LGM)而言,更利于千年尺度气候振荡的形成。2)高冰盖情境下格陵兰岛有一定阻塞高压且地表气温降低,北大西洋副极地涡旋由于海洋表面风应力增加而加强,向北热量输送也相应增加。3)加入淡水强迫之后,大西洋经向翻转环流(AMOC)强度减弱,北大西洋海表温度降低,海冰增加,进入冰阶状态。此时,增强的大气向北热量输送削弱了由于AMOC减弱造成的降温,不利于格陵兰岛冰阶状...
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。
开展水资源演变趋势分析,有助于掌握水资源动态变化进而科学配置水资源。文章以和田河为例,系统分析了近60年河川径流变化,并基于SWAT模型,对和田河未来径流趋势进行了研究。结果表明:和田河径流年际变化较小,离差系数cv为0.22,主要是由于冰川固体水库对径流的调节作用;径流年内变化表现为春旱、夏洪、秋冬枯的特点,夏季径流量约占多年平均的73.43%;不同气候情景模式下未来径流均呈现出大幅增加趋势。研究成果为指导流域管理机构科学应对未来气候变化条件下的水资源优化配置提供了技术参考。
土壤热状态是指示多年冻土存在及其热稳定性的最关键指标。为探究黄河源头区冻土热状态的较长期变化,首先构建了土壤热传导数学模型并基于HYDRUS-1D模型求解,经参数率定验证,表明该模型具有较好的可靠性和适用性,然后利用中国区域地面气象要素驱动数据集(CMFD)驱动模拟了黄河源头区6个钻孔1979—2018年冻土地温的变化。结果表明,黄河源头区冻土热状态在1999年发生转变:1999年前温度变化速率为-0.037~0.026°C/a,1999年后升温速率为0.006~0.120°C/a。分析表明1998年的气候变暖突变及1999年的极端气候灾害突变是黄河源头区冻土地温在1999年发生突变的主要原因;冻土地温升高,冻土热稳定性下降,将深刻影响冻土水源涵养功能。该研究可厘清高原冻土对气候变化的响应规律,为加强黄河源头区生态环境分区管控提供科技支撑。
为研究和田河流域未来水资源变化趋势,基于流域出山径流长时间序列的实测径流资料,在分析和田河流域气温降水、冰川积雪等水文要素特点的基础上,结合区域气候监测数据,通过科学统计,查明气候变化背景下和田河出山口径流的响应变化特征,预估21世纪中叶,和田河水量将处于高位震荡的变化趋势,水资源持续增加。其中,2035年平均增幅可达7.55%~9.81%。研究结果为干旱地区气候与河流水资源变化研究提供了借鉴。
本文通过现场调查和实验分析,介绍了新疆阿尔泰山区泥炭地分布、类型及泥炭性状特征,对比山区内不同泥炭地的泥炭累积过程差异及主要影响因素。结果表明,新疆阿尔泰山泥炭地主要分布在海拔1700~2500 m的山间洼地,以草本和草本-泥炭藓沼泽为主。受地形和局地气候影响,泥炭地呈现出西北多且泥炭层厚、东南少而泥炭层浅的分布特征,东南部泥炭含水率和有机质含量远低于西北部。山区泥炭主要形成于早全新世时期,不同泥炭地的形成时间、泥炭累积速率和碳、氮含量变化存在差异。季节性冻土区铁力沙汗泥炭发育于约10000 cal a B.P.,而多年冻土区哈拉萨孜泥炭形成的起始时间约为14000 cal a B.P.。铁力沙汗泥炭累积速率表现为在泥炭起始发育时期较高,中全新世时期降低,晚全新世时期又上升的变化趋势,而哈拉萨孜呈现整体持续下降的变化趋势。铁力沙汗泥炭在中全新世时期的碳、氮含量明显高于其他时期,而哈拉萨孜泥炭碳、氮含量变化趋势整体较为平缓,仅在晚全新世时期变化显著。研究发现,除区域气候变化外,地质构造、水文条件以及植被变化过程等局地环境因素,也是影响山区泥炭累积和发育过程的主要因素。因此,在选用泥炭样本...