地理學

多年凍土區活動層凍融狀況及土壤水分運移特征

焦永亮，李韌，趙林，等

摘要：目的：青藏高原多年凍土對氣候變化的響應較為敏感，而活動層在地氣間水熱交換過程中扮演著重要角色，因此，研究活動層的水熱變化特征及其凍融過程對認知氣候變化背景下多年凍土的變化及其反饋有重要意義。本文以青藏高原冰凍圈觀測研究站現有的多年凍土野外觀測和研究為基礎，主要探究：（1）唐古拉多年凍土活動層的凍融循環過程；（2）活動層凍融循環過程中土壤水分的運移規律；（3）土壤水分的高低和運移特征對活動層凍融過程的影響。方法：本研究基于唐古拉綜合觀測場的活動層2007年9月1日—2008年9月1日土壤溫度、水分觀測數據，利用統計分析方法研究了多年凍土區活動層凍融狀況及土壤水分運移特征。結果：通過對藏北高原多年凍土區唐古拉活動層的凍結融化規律及凍融循環過程中土壤水熱耦合運移特征進行分析，得到如下結果。（1）活動層土壤的融化過程是單向的，從地表向深層土壤逐漸發展，而凍結過程會出現雙向凍結現象，表現為由最大融化深度向上凍結和由地表向下凍結?；顒訉觾鼋Y過程持續日數為25 d，而土壤從地表融化至300 cm 深處耗時接近4個月，凍融循環中凍結過程耗時要遠遠小于融化過程。（2）表層土壤日凍融循環持續日數隨深度增加顯著減小。對于5、10 和20 cm 土壤層來說，土壤開始凍結階段日凍融循環持續日數要遠小于土壤開始融化階段日凍融循環持續日數。土壤的日凍融循環引起了土壤水分相變的日循環，隨著土壤溫度持續降低，土壤液態水含量的變幅也逐漸增大，土壤水分相變過程逐漸加劇。表層土壤頻繁發生的日凍融循環過程改變了土壤的水力和熱力性質，同時，土壤在相變過程中不斷地吸收和釋放相變潛熱，這就引起了地氣之間能量和水分交換狀況的改變。（3）在凍融循環的不同階段，土壤水分的運移呈現不同的特點。當活動層處于凍結狀態時，未凍水在溫度梯度作用下呈現整體向上運移的趨勢，遷移量較?。划敾顒訉犹幱谌诨^程時，活動層土壤中冰融化產生的液態水和地表積雪融水均在重力作用下向下移至多年凍土上限附近，活動層完全融化之后，降水也會在重力作用下下移，水分遷移量較大。活動層土壤經過一個凍融循環，土壤水分呈現整體下移的趨勢，土壤水分將逐步運移至多年凍土上限附近凍結積累。（4）活動層各層土壤的水分和溫度呈現相似的變化趨勢，土壤水分的存在會極大地影響土壤的熱量傳輸過程。水分相變過程使得土壤溫度變化曲線變得平緩，并接近0℃溫度線。土壤含水量的存在也會造成凍結過程中土壤溫度的變化滯后于土壤水分變化，土壤含水量越高，這種現象越明顯。對活動層各層土壤溫度日均值與液態水含量日均值進行相關分析，結果表明溫度水分相關性較高，土壤液態水含量的變化與溫度的變化密切相關。結論：多年凍土活動層融化過程從表層向下呈單向發展，而凍結過程是雙向的。在一個完整的凍融循環中，凍結耗時要遠小于融化耗時?；顒訉觾鼋Y狀態下的未凍水在溫度梯度作用下向上遷移（遷移量較?。诨癄顟B下的土壤水在重力作用下向下遷移（遷移量較大）。在一個完整的凍融循環過程之后，土壤水分會呈現整體下移的特征，經歷若干個凍融循環之后，土壤水分被逐步運移至多年凍土上限附近，促進地下冰的發育。此外，土壤水分含量的高低、運移特征及其相變均會顯著影響活動層的凍融過程。

來源出版物：冰川凍土,2014,36(2):237-247

入選年份：2017

青藏高原東緣高寒草甸退化過程中植物群落物種多樣性、生產力與土壤特性的關系

羅亞勇，孟慶濤，張靜輝，等

摘要：目的：青藏高原廣泛分布的高寒草甸退化嚴重。本研究從植被與土壤環境的關系入手，通過定量分析不同退化階段高寒草甸群落的生物多樣性、生產力與土壤水分、養分、機械組成和pH 值的關系，探討高寒草地退化過程中植被演替與土壤演變的關系及機制，明確草甸退化過程中植被與土壤的反饋效應，以期為高寒草地資源的合理利用及退化草地的恢復與重建提供理論依據。方法：根據研究區高寒草甸的退化程度，利用空間分布代替時間演替的方法，在同一退化系列上選取了4種不同退化程度類型的草甸：輕度退化草甸、中度退化草甸、重度退化草甸和沙化草甸，測定了高寒草甸退化過程中植物群落物種多樣性（物種豐富度指數、Simpson指數、Shannon-Wiener 多樣性指數和Pielou 均勻度指數）、生產力與土壤理化性狀（土壤水分、機械組成、pH 值、有機質、全N、全P、速效N、速效P 和速效K），分析了高寒草甸退化過程中的植被特征和土壤性狀的變異規律以及二者的相互關系。采用SPSS 統計分析軟件包（SPSS 16.0 for Windows，Chicago，USA）對數據進行統計分析。結果：隨著高寒草甸的退化，地上生物量、地下生物量、總生物量與土壤水分、有機碳、全N和全P 均呈降低趨勢。輕度退化草甸和中度退化草甸的地上生物量沒有顯著差異，從輕度退化到重度和沙化草甸，地上生物量分別降低了35%和85%。從輕度退化到中度、重度和沙化草甸，植被地下生物量分別降低了36%、48%和91%，總生物量分別降低了34%、47%和91%；土壤水分分別降低了20%、80%和88%，有機碳分別下降了97%、81%和18%，全N 分別下降了95%、82%和25%，全P 含量分別下降了41%、33%和14%。隨著高寒草甸的退化，植被群落的生物多樣性和地上生物量呈先穩定后降低的趨勢，土壤砂粒含量、pH 值和全K 含量呈增加趨勢，土壤水分和黏粉粒呈降低趨勢，速效N、速效P 和速效K 呈先增加后降低的趨勢。相關分析表明，群落物種多樣性和生產力與土壤有機碳、全N、全P、速效N、速效P、速效K、黏粒含量、粉粒含量、水分含量均呈顯著正相關（P＜0.01），而與土壤砂粒、全K 和pH 值均呈顯著負相關（P＜0.05）。結論：高寒草甸的退化不僅是植被和土壤系統的退化，也是2個子系統耦合關系的喪失和系統相悖所致。高寒草甸退化過程實質上是植被的退化和土壤干旱化、堿性化、粗?；柏汃せ倪^程。在高寒草甸退化過程中，土壤質地、養分、水分和酸堿度的相互關系及作用，共同影響著植物群落的分布格局，共同決定著高寒草甸群落物種多樣性和生產力的變化，同時植被生產力和土壤碳、氮的降低產生明顯的正反饋效應，導致在重度退化階段和沙化階段，植被生產力和土壤碳氮的急劇下降。

來源出版物：冰川凍土,2014,36(5):1298-1305

入選年份：2017

摘要：目的：本文對不同細顆粒含量的AB 組填料的最大含水量、最大凍脹量進行了室內試驗，并選擇哈齊客專施工到基床底層的一段路基進行了現場填料滲透試驗，確定了AB 組填料的細顆粒含量和滲透系數控制指標，可為季節凍土區高速鐵路路基填料設計和施工提供參考。方法：采用了含水率實驗、室內凍脹實驗、現場滲透性實驗和現場凍脹變形監測。通過室內試驗研究了細顆粒含量對路基填料含水量和凍脹率的影響，通過現場試驗研究了路基填料的滲透性能，選取哈齊客專某試驗段路基進行凍脹監測，驗證了防凍層填料的導水特征及其防凍脹性能。隨著溫度的降低，在開始的30 h 內凍結深度迅速增加，接近12 cm；30 h 以后凍結速率很小，凍深趨于穩定、當凍結10 h 時凍結速率最大，通過監測這一時刻沿試樣高度的溫度情況可以看出，試樣頂部溫度降到-10℃，隨著深度的增加溫度越來越高，此時的最大凍結深度已達7 cm、AB 組土（＜0.25 mm，細顆粒含量為0%）條件下土樣的凍脹量發展過程與冷卻時間的關系曲線，凍脹變形過程可分為快速期、過渡期和穩定期3個階段。在快速期和過渡期內土樣的凍脹變形量增長較快，土體的凍脹曲線梯度較大，說明在這段時間內土體的凍脹速率較大；在過渡期和穩定期內，雖然土樣的凍脹量越來越大，但凍脹量變化曲線梯度逐漸減小并趨于零。在最大含水量狀態下，均有凍脹現象發生，但凍脹率基本是隨著含水量減小而減小，說明在一定的密實度下，無論粗顆粒土中細顆粒含量多少，只要存在水分，就會產生凍脹變形，當粗顆粒土中含水量達到一定時，就會產生凍害；對于細顆粒含量均為5%的AB 組土，在天然含水量狀態下的凍脹率（1.60%）較最大含水量狀態下（0.38%）減小很多。結論：（1）現場監測凍脹變形結果表明，AB 組土填料細顆粒（＜0.075 mm）含量小于5%，壓實系數大于0.95，天然含水量基本在5%以內，最大含水量達7.5%（現場滲透試驗表明很難達到這種工況）時92%的監測點凍脹量都在4 mm 以內，凍脹率小于2.5%。（2）通過現場滲透性試驗可以看出，按標準填筑后AB 組填料滲透性平均達到2.4×10-4cm·s-1，表水入滲后隨即可滲出排走，短時間內就會維持到天然含水量狀態，填料含水量不會超過室內試驗的最大含水量。（3）室內凍脹試驗結果表明，在天然含水量狀態下，凍脹率僅為0.38%，而且是在側向變形約束條件下的軸向變形率，可以說明在垂向和橫向開放的路基結構中，凍脹率會小于室內試驗結果的、根據以上室內試驗結果分析，結合以往研究成果（路基土體凍脹主要集中在最大凍結深度的0.6～0.7 的范圍內），可以認為在凍深3 m以內的地區，采用AB 組填料（細顆粒含量小于5%）填筑的路基，填料滿足水洗法測定的細顆粒含量小于5%，壓實后小于7%，壓實后滲透系數不小5×10-5cm·s-1的技術要求時，路基凍脹變形能夠滿足高速鐵路路基防凍脹要求。（4）在季節性凍融循環影響下，需要進一步對嚴寒地區路基防凍脹綜合措施的穩定性和長期可靠性進行研究。

高速鐵路路基填料凍脹試驗研究

冷景巖，付新平，楊軍杰

入選年份：2017

海瑞塔·拉克斯在癌癥治療期間，她的主治醫生從她的腫瘤上取下了一塊組織樣本，送給了約翰·霍普金斯大學細胞培養組的頭喬治·蓋伊并進行觀察培養。

左后分支區域起源室早的體表12導聯心電圖特征如下:① QRS波呈現右束支阻滯+左前分支阻滯圖形；② V1導聯QRS為右束支阻滯樣圖形，時限0.11～0.14 s。進一步，可以根據aVR導聯q波與R波振幅作具體定位:如果aVR導聯q波振幅小于大R波，則提示起源點近基底部，反之則不然。

來源出版物：冰川凍土,2015,37(2):440-445

政府部門要進一步加強土地流轉、征用宣傳動員工作，嚴格按照相關規定及時足額兌現被流轉、征用土地群眾的各項補償和扶持政策。對新規劃工程應制定多個比選方案，項目選址應先廣泛征求項目區村、組及土地使用管理權持有者的意愿，提高方案的可操作性，確保工程實施順利。

青藏高原高寒草地凈初級生產力（NPP）時空分異

張鐿鋰，祁威，周才平，等

摘要：目的：青藏高原高寒草地生態系統的變化，關系著當地和周鄰地區的生態與環境狀況、社會經濟發展以及國家生態安全屏障的功能和效應。已有的青藏高原生態系統凈初級生產力（net primary production，NPP）研究在數據分析、模型參數調整和地面驗證等方面做出了有益的探索和貢獻，但存在研究多聚焦在局部地區、時間跨度較短、地面驗證有限等問題。為了揭示1980年代以來青藏高原整體生態系統健康狀況發生了怎樣的變化、變化的時空特征如何、變幅及其區域差異怎樣等系列問題，本文以占青藏高原面積60%的高寒草地為研究對象，基于長時間序列遙感、野外調查和野外臺站監測數據并利用模型模擬，從區域分異視角系統分析高寒草地植被NPP 的時空格局與變化過程，研究對把握青藏高原草地生態系統功能的健康狀況乃至青藏高原國家生態安全屏障功能狀況具有重要意義，結果可為高原草地可持續利用與生態建設及相關的政策制訂提供科學依據。方法：利用GIMMS 與SPOT VGT 數據集的NDVI數據、逐月氣象（月降水量、月平均氣溫、月太陽輻射）數據；采用CASA 模型估算植被NPP，從自然地帶角度（自然地帶、海拔高程、經緯度）、流域、（縣級）行政區域等方面進行NPP 的空間變化統計，分析其時空變化特點。簡要步驟如下：（1）對兩套遙感數據集的NDVI數據進行預處理，并采用三點平滑的方法修正NDVI 數值。對兩者同時段的數據進行相關分析，構建線性回歸方程并利用SPOT VGT 數據對2001—2009年的GIMMS數據填補獲取NDVI 產品，接著采用Sellers 方法計算每月的FPAR。（2）采用ANUSPLINE 軟件對逐月氣象（月降水量、月均氣溫、月太陽輻射）數據進行空間插值，獲得氣象要素柵格圖。所有空間數據投影均采用大地坐標系（WGS84），空間分辨率統一重采樣為0.05°×0.05°。（3）采用AML 語言編寫CASA 模型的運算程序，計算獲得1982—2009年青藏高原高寒草地NPP 數據，并對比實測數據與模型模擬結果，檢驗模型結果的精度。（4）確定自然地帶角度（自然地帶、海拔高程、經緯度）、流域、（縣級）行政區域范圍，利用ArcGIS 空間分析模塊定量分析高寒草地NPP 格局及其時空變化。在像元尺度上，計算不同區域內NPP 變化在不同顯著水平上的面積比（不同顯著水平上的變化面積與該范圍內總面積的比值），分析其區域差異。結果：青藏高原草地植被NPP 的時空變化特征體現在，（1）高寒草地NPP 多年均值的空間分布表現為由東南向西北逐漸遞減。1982—2009年間，青藏高原高寒草地的年均總NPP 為177.2×1012gC·yr-1，單位面積年均植被NPP 為120.8 gC·m-2yr-1，其中草原、草甸、草本濕地、荒漠草地和高山稀疏植被的年均單位面積植被NPP 分別為55.9 gC·m-2yr-1、188.7 gC·m-2yr-1、147.2 gC·m-2yr-1、41.1 gC·m-2yr-1和34.5 gC·m-2yr-1。（2）研究時段內，青藏高原高寒草地年均NPP 在112.6～129.9 gC·m-2yr-1間，呈波動上升的趨勢，增幅達13.3%，年均增長率為0.46%。青藏高原高寒草地NPP 減少和增加的區域相間分布，高原東部增加和降低的幅度均較大，而中、西部增加和降低的幅度相對較少。在P＜0.05 水平上，NPP增加的草地占草地總面積的32.56%（NPP 增加18.0×1012gC）、減少的占5.55%（NPP 減少3.3×1012gC）。（3）青藏高原絕大部分（約92%）縣（市）高寒草地NPP 增加的區域要高于降低的區域，其中約79%以上縣域的高寒草地NPP 處于無顯著性變化的狀態。NPP 降 低面積大于增加的面積的主要分布在新疆南部的策勒和民豐、西藏阿里地區的札達和噶爾、云南德欽和四川的理塘。（4）青藏高原多數自然地帶內的NPP 呈增加趨勢，僅阿里山地半荒漠、荒漠地帶NPP 呈輕微減低趨勢，其中高寒灌叢草甸地帶和草原地帶的NPP 增長幅度明顯大于高寒荒漠地帶。在垂直變化上，年均NPP 增加面積比隨著海拔升高呈現“升高—穩定—降低”的特點，而降低面積比則呈現“降低—穩定—升高”的特征。在水平（經、緯向）變化上，年均NPP 變化的差異主要受植被分布類型和環境狀況的影響。（5）各主要流域草地年均植被NPP 均呈現增長趨勢，其中黃河流域增長趨勢顯著且增幅最大，約為0.74 gC·m-2yr-1，長江流域增長趨勢最小，約為0.33 gC·m-2yr-1。結論：青藏高原高寒草地植被年均NPP 變化的空間分異特征明顯，表現為由東南向西北逐漸遞減，該分布特征與高原水熱梯度變化保持了較好的一致性。就草地NPP、蓋度和生長季的時空變化過程而言，1982—2009年間，青藏高原高寒草地生態系統質量總體上呈現出向良性發展的態勢且其區域差異明顯，但局部地區草地持續退化。高原NPP 的變化除了受大氣降水和溫度變化的影響，人類活動也產生了重要的作用。近些年來，國家在三江源區、雅魯藏布江流域和西藏那曲等地區實施的一系列生態保護和建設工程，總體上改善了這些區域的生態與環境狀況，一定程度上提高了項目實施區域的草地生產力。

入選年份：2017

在翻譯過程中，譯者主體性并不是肆意妄為、任性發揮的，相反，它會受到方方面面的限制。主要表現為受原文本和譯者前理解兩個方面的限制。

摘要：目的：如何突出地理學的綜合性、以及如何在地理學框架內實現人—地系統相互作用機理的深化研究，已成為現代地理學最高層級的科學難題，也是決定未來地理學前途和命運的關鍵問題。本文以可持續人地系統為研究對象，按照地理過程和格局研究的基本范式，結合社會需求熱點，選擇具有前沿意義的科學命題開展研究，是中國人文地理學學術貢獻和社會貢獻的一個特色。方法：結合筆者近年來在人文地理學前沿問題探討的綜述，圍繞著區域均衡、資源環境承載能力、地域功能、空間結構等4個前沿領域，討論了影響區域發展格局變化的驅動力、自然圈對人類活動圈層的作用、綜合地理區劃原理和方法、以及“生活—生產—生態”空間結構變化規律等研究的學術思想，探討了“未來地球”框架下區域可持續發展研究的意義和重要命題。結果：（1）人—地系統相互作用時空分異規律是現代地理學最高層級的科學難題、也是決定未來地理學前途的關鍵問題。人文地理學者在過去應對綜合性問題時，逐步形成了一套實用性強的方法論。提出了截至目前開展人地系統綜合研究所采用的“過程歸納、區域比較、定性分析、邏輯判斷”等4個實用方法。（2）區域均衡通常被認為是導致區域發展趨向穩定態—均衡格局的發展要素流動過程及由此引起的區域發展格局變動過程的作用力；資源環境承載能力是自然圈層同人類活動相互作用所呈現的資源屬性、環境屬性和災害屬性的總和所能夠承載人類生產和生活的能力，資源環境承載能力具有很強的政策內涵，可以作為評價區域可持續發展狀態、制定區域可持續發展規劃、調控區域可持續發展過程的重要依據和政策手段；地域功能研究解決了地理學開展綜合區劃缺失目標導向的問題，進而在區劃的技術手段與方法上嘗試了自然和人文因素的復合，為開展綜合地理區劃至少提供了一種可行、有用的途徑；“生產空間、生活空間、生態空間”的提出不僅彌補了“點軸”系統中面狀空間組織結構缺失的問題，同時，拓展為生產、生活和生態3 大空間比例關系表達空間結構，使其形成與點—線—面空間形態構筑的空間結構相互支撐，初步揭示了空間結構有序化演進規律。（3）“未來地球”的理念和基本框架同黃秉維先生晚年對地理學的思考和設計、與吳傳鈞先生人地關系地域系統理論體系和應用目標的創新貢獻，是完全一致的。結論：采用自然科學與社會科學相融合的方法、注重基礎研究與決策應用的貫穿，越來越得到廣大地球科學工作者的認同，同樣也引導地理學在直面“綜合性”研究方面共識越來越高、學術探究和面向應用的行動也趨于同歸，深刻影響著人地系統過程和格局的研究進展。

[14]米歇爾·布托爾：《作為探索的小說》，張裕禾譯，柳鳴九編選：《新小說派研究》，北京：中國社會科學出版社，1986年，第89頁。

人地系統可持續過程、格局的前沿探索

樊杰

來源出版物：地理學報,2013,68(9):1197-1211

來源出版物：地理學報,2014,69(8):1060-1068

入選年份：2017

西北干旱區氣候變化對水文水資源影響研究進展

陳亞寧，李稚，范煜婷，等

摘要：目的：西北干旱區是對全球變化響應最敏感地區之一，研究分析其水資源形成、轉化與水循環等關鍵問題，對應對和適應未來氣候變化帶來的影響具有重要意義。方法：本文對西北干旱區氣候變暖影響下西北干旱區年和季節溫度、降水、蒸發潛力演變機制、西北干旱區水汽弱匯作用下的水文、水資源變化、冰川水資源與冰川消融拐點、水資源的構成與冰川徑流分割、基于山盆結構的西北干旱區水文模型改進等方面對最新研究成果進行了總結分析。結果：（1）西北干旱區溫度在過去的50年出現“突變型”升高，并以每10年升高0.517℃ 的速度呈現加速升高趨勢。自1997年以來，溫度一直處于高位震蕩狀態，升溫趨勢減弱。降水量在1987年出現了“突變型”增加，年降水量增加率達9.7 mm/10a，但進入21世紀，降水的增加幅度減弱；西北干旱區冬季極端最低氣溫的大幅度升高是拉動年均溫度抬升的重要原因，冬季氣溫變化對年平均氣溫升高的貢獻率達57.01%，西伯利亞高壓活動和二氧化碳排放是引起冬季升溫的重要影響因素。（2）西北干旱區蒸發潛力在過去50年出現了一個明顯的轉折變化，以1993年為轉折點，在1958—1993年時段內，西北干旱區的蒸發皿蒸發量以－6.0 mm/a 的速率呈現下降趨勢，而1993年以來，蒸發皿蒸發量以10.7 mm/a 的速率逆轉為明顯上升趨勢。地表風速變化是引起1958—1993年蒸發皿蒸發量顯著下降的主要驅動因素，而地表風速和水汽壓差對1993年以來蒸發皿蒸發的上升趨勢共同起了重要的作用。（3）氣候變暖、蒸發水平增大對西北干旱區生態效應的負作用已經凸顯。2000年以來，西北干旱區的降水量增幅下降，甚至有將近1/2 臺站的降水量表現為減少態勢，而溫度、蒸發潛力則以持續升高為主，由此造成大量土壤水分喪失，導致一些依靠地下水和土壤水維系生存的、抗旱性弱的淺根系荒漠植物開始死亡，物種多樣性減少，植被覆蓋率降低。（4）西北干旱區冰川變化對水資源量及年內分配產生了重要影響。在過去50年，中國西部82.2%的冰川處于退縮狀態，冰川面積減少了4.5%，尤其是20世紀90年代以來，西北干旱區冰川處在加速退縮和強烈消融過程中，部分流域的冰川處于強烈消融或消融殆盡，已經出現冰川消融拐點，冰川變化對水資源的影響已經凸現。塔里木河流域的阿克蘇河、葉爾羌河、和田河等河流的冰川融水補給份額較大（50%左右），可能在未來一段時期，地表水資源量仍將處在高位狀態波動。結論：在西北干旱區，河川徑流對冰川的依賴性強，冰川的變化已經對水資源量及年內分配產生重要影響，部分河流已經出現冰川消融拐點。全球氣候變暖在加大極端氣候水文事件發生頻率和強度的同時，加劇了西北干旱區內陸河流域的水文波動和水資源的不確定性。氣候變暖引起的水資源變化，將會使得西北干旱區在資源開發利用過程中生態維護與經濟發展的矛盾更加突出。因此，未雨綢繆，積極應對和適應未來氣候變化帶來的可能影響，尤其是對水資源的影響；科學規劃，確保西北干旱區生態安全和綠洲經濟的可持續發展。

來源出版物：地理學報,2014,69(9):1295-1304

入選年份：2017