地理学

多年冻土区活动层冻融状况及土壤水分运移特征

焦永亮，李韧，赵林，等

摘要：目的：青藏高原多年冻土对气候变化的响应较为敏感，而活动层在地气间水热交换过程中扮演着重要角色，因此，研究活动层的水热变化特征及其冻融过程对认知气候变化背景下多年冻土的变化及其反馈有重要意义。本文以青藏高原冰冻圈观测研究站现有的多年冻土野外观测和研究为基础，主要探究：（1）唐古拉多年冻土活动层的冻融循环过程；（2）活动层冻融循环过程中土壤水分的运移规律；（3）土壤水分的高低和运移特征对活动层冻融过程的影响。方法：本研究基于唐古拉综合观测场的活动层2007年9月1日—2008年9月1日土壤温度、水分观测数据，利用统计分析方法研究了多年冻土区活动层冻融状况及土壤水分运移特征。结果：通过对藏北高原多年冻土区唐古拉活动层的冻结融化规律及冻融循环过程中土壤水热耦合运移特征进行分析，得到如下结果。（1）活动层土壤的融化过程是单向的，从地表向深层土壤逐渐发展，而冻结过程会出现双向冻结现象，表现为由最大融化深度向上冻结和由地表向下冻结。活动层冻结过程持续日数为25 d，而土壤从地表融化至300 cm 深处耗时接近4个月，冻融循环中冻结过程耗时要远远小于融化过程。（2）表层土壤日冻融循环持续日数随深度增加显著减小。对于5、10 和20 cm 土壤层来说，土壤开始冻结阶段日冻融循环持续日数要远小于土壤开始融化阶段日冻融循环持续日数。土壤的日冻融循环引起了土壤水分相变的日循环，随着土壤温度持续降低，土壤液态水含量的变幅也逐渐增大，土壤水分相变过程逐渐加剧。表层土壤频繁发生的日冻融循环过程改变了土壤的水力和热力性质，同时，土壤在相变过程中不断地吸收和释放相变潜热，这就引起了地气之间能量和水分交换状况的改变。（3）在冻融循环的不同阶段，土壤水分的运移呈现不同的特点。当活动层处于冻结状态时，未冻水在温度梯度作用下呈现整体向上运移的趋势，迁移量较小；当活动层处于融化过程时，活动层土壤中冰融化产生的液态水和地表积雪融水均在重力作用下向下移至多年冻土上限附近，活动层完全融化之后，降水也会在重力作用下下移，水分迁移量较大。活动层土壤经过一个冻融循环，土壤水分呈现整体下移的趋势，土壤水分将逐步运移至多年冻土上限附近冻结积累。（4）活动层各层土壤的水分和温度呈现相似的变化趋势，土壤水分的存在会极大地影响土壤的热量传输过程。水分相变过程使得土壤温度变化曲线变得平缓，并接近0℃温度线。土壤含水量的存在也会造成冻结过程中土壤温度的变化滞后于土壤水分变化，土壤含水量越高，这种现象越明显。对活动层各层土壤温度日均值与液态水含量日均值进行相关分析，结果表明温度水分相关性较高，土壤液态水含量的变化与温度的变化密切相关。结论：多年冻土活动层融化过程从表层向下呈单向发展，而冻结过程是双向的。在一个完整的冻融循环中，冻结耗时要远小于融化耗时。活动层冻结状态下的未冻水在温度梯度作用下向上迁移（迁移量较小），而融化状态下的土壤水在重力作用下向下迁移（迁移量较大）。在一个完整的冻融循环过程之后，土壤水分会呈现整体下移的特征，经历若干个冻融循环之后，土壤水分被逐步运移至多年冻土上限附近，促进地下冰的发育。此外，土壤水分含量的高低、运移特征及其相变均会显著影响活动层的冻融过程。

来源出版物：冰川冻土,2014,36(2):237-247

入选年份：2017

青藏高原东缘高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系

罗亚勇，孟庆涛，张静辉，等

摘要：目的：青藏高原广泛分布的高寒草甸退化严重。本研究从植被与土壤环境的关系入手，通过定量分析不同退化阶段高寒草甸群落的生物多样性、生产力与土壤水分、养分、机械组成和pH 值的关系，探讨高寒草地退化过程中植被演替与土壤演变的关系及机制，明确草甸退化过程中植被与土壤的反馈效应，以期为高寒草地资源的合理利用及退化草地的恢复与重建提供理论依据。方法：根据研究区高寒草甸的退化程度，利用空间分布代替时间演替的方法，在同一退化系列上选取了4种不同退化程度类型的草甸：轻度退化草甸、中度退化草甸、重度退化草甸和沙化草甸，测定了高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性（物种丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener 多样性指数和Pielou 均匀度指数）、生产力与土壤理化性状（土壤水分、机械组成、pH 值、有机质、全N、全P、速效N、速效P 和速效K），分析了高寒草甸退化过程中的植被特征和土壤性状的变异规律以及二者的相互关系。采用SPSS 统计分析软件包（SPSS 16.0 for Windows，Chicago，USA）对数据进行统计分析。结果：随着高寒草甸的退化，地上生物量、地下生物量、总生物量与土壤水分、有机碳、全N和全P 均呈降低趋势。轻度退化草甸和中度退化草甸的地上生物量没有显著差异，从轻度退化到重度和沙化草甸，地上生物量分别降低了35%和85%。从轻度退化到中度、重度和沙化草甸，植被地下生物量分别降低了36%、48%和91%，总生物量分别降低了34%、47%和91%；土壤水分分别降低了20%、80%和88%，有机碳分别下降了97%、81%和18%，全N 分别下降了95%、82%和25%，全P 含量分别下降了41%、33%和14%。随着高寒草甸的退化，植被群落的生物多样性和地上生物量呈先稳定后降低的趋势，土壤砂粒含量、pH 值和全K 含量呈增加趋势，土壤水分和黏粉粒呈降低趋势，速效N、速效P 和速效K 呈先增加后降低的趋势。相关分析表明，群落物种多样性和生产力与土壤有机碳、全N、全P、速效N、速效P、速效K、黏粒含量、粉粒含量、水分含量均呈显著正相关（P＜0.01），而与土壤砂粒、全K 和pH 值均呈显著负相关（P＜0.05）。结论：高寒草甸的退化不仅是植被和土壤系统的退化，也是2个子系统耦合关系的丧失和系统相悖所致。高寒草甸退化过程实质上是植被的退化和土壤干旱化、碱性化、粗粒化及贫瘠化的过程。在高寒草甸退化过程中，土壤质地、养分、水分和酸碱度的相互关系及作用，共同影响着植物群落的分布格局，共同决定着高寒草甸群落物种多样性和生产力的变化，同时植被生产力和土壤碳、氮的降低产生明显的正反馈效应，导致在重度退化阶段和沙化阶段，植被生产力和土壤碳氮的急剧下降。

来源出版物：冰川冻土,2014,36(5):1298-1305

入选年份：2017

摘要：目的：本文对不同细颗粒含量的AB 组填料的最大含水量、最大冻胀量进行了室内试验，并选择哈齐客专施工到基床底层的一段路基进行了现场填料渗透试验，确定了AB 组填料的细颗粒含量和渗透系数控制指标，可为季节冻土区高速铁路路基填料设计和施工提供参考。方法：采用了含水率实验、室内冻胀实验、现场渗透性实验和现场冻胀变形监测。通过室内试验研究了细颗粒含量对路基填料含水量和冻胀率的影响，通过现场试验研究了路基填料的渗透性能，选取哈齐客专某试验段路基进行冻胀监测，验证了防冻层填料的导水特征及其防冻胀性能。随着温度的降低，在开始的30 h 内冻结深度迅速增加，接近12 cm；30 h 以后冻结速率很小，冻深趋于稳定、当冻结10 h 时冻结速率最大，通过监测这一时刻沿试样高度的温度情况可以看出，试样顶部温度降到-10℃，随着深度的增加温度越来越高，此时的最大冻结深度已达7 cm、AB 组土（＜0.25 mm，细颗粒含量为0%）条件下土样的冻胀量发展过程与冷却时间的关系曲线，冻胀变形过程可分为快速期、过渡期和稳定期3个阶段。在快速期和过渡期内土样的冻胀变形量增长较快，土体的冻胀曲线梯度较大，说明在这段时间内土体的冻胀速率较大；在过渡期和稳定期内，虽然土样的冻胀量越来越大，但冻胀量变化曲线梯度逐渐减小并趋于零。在最大含水量状态下，均有冻胀现象发生，但冻胀率基本是随着含水量减小而减小，说明在一定的密实度下，无论粗颗粒土中细颗粒含量多少，只要存在水分，就会产生冻胀变形，当粗颗粒土中含水量达到一定时，就会产生冻害；对于细颗粒含量均为5%的AB 组土，在天然含水量状态下的冻胀率（1.60%）较最大含水量状态下（0.38%）减小很多。结论：（1）现场监测冻胀变形结果表明，AB 组土填料细颗粒（＜0.075 mm）含量小于5%，压实系数大于0.95，天然含水量基本在5%以内，最大含水量达7.5%（现场渗透试验表明很难达到这种工况）时92%的监测点冻胀量都在4 mm 以内，冻胀率小于2.5%。（2）通过现场渗透性试验可以看出，按标准填筑后AB 组填料渗透性平均达到2.4×10-4cm·s-1，表水入渗后随即可渗出排走，短时间内就会维持到天然含水量状态，填料含水量不会超过室内试验的最大含水量。（3）室内冻胀试验结果表明，在天然含水量状态下，冻胀率仅为0.38%，而且是在侧向变形约束条件下的轴向变形率，可以说明在垂向和横向开放的路基结构中，冻胀率会小于室内试验结果的、根据以上室内试验结果分析，结合以往研究成果（路基土体冻胀主要集中在最大冻结深度的0.6～0.7 的范围内），可以认为在冻深3 m以内的地区，采用AB 组填料（细颗粒含量小于5%）填筑的路基，填料满足水洗法测定的细颗粒含量小于5%，压实后小于7%，压实后渗透系数不小5×10-5cm·s-1的技术要求时，路基冻胀变形能够满足高速铁路路基防冻胀要求。（4）在季节性冻融循环影响下，需要进一步对严寒地区路基防冻胀综合措施的稳定性和长期可靠性进行研究。

高速铁路路基填料冻胀试验研究

冷景岩，付新平，杨军杰

入选年份：2017

海瑞塔·拉克斯在癌症治疗期间，她的主治医生从她的肿瘤上取下了一块组织样本，送给了约翰·霍普金斯大学细胞培养组的头乔治·盖伊并进行观察培养。

左后分支区域起源室早的体表12导联心电图特征如下:① QRS波呈现右束支阻滞+左前分支阻滞图形；② V1导联QRS为右束支阻滞样图形，时限0.11～0.14 s。进一步，可以根据aVR导联q波与R波振幅作具体定位:如果aVR导联q波振幅小于大R波，则提示起源点近基底部，反之则不然。

来源出版物：冰川冻土,2015,37(2):440-445

政府部门要进一步加强土地流转、征用宣传动员工作，严格按照相关规定及时足额兑现被流转、征用土地群众的各项补偿和扶持政策。对新规划工程应制定多个比选方案，项目选址应先广泛征求项目区村、组及土地使用管理权持有者的意愿，提高方案的可操作性，确保工程实施顺利。

青藏高原高寒草地净初级生产力（NPP）时空分异

张镱锂，祁威，周才平，等

摘要：目的：青藏高原高寒草地生态系统的变化，关系着当地和周邻地区的生态与环境状况、社会经济发展以及国家生态安全屏障的功能和效应。已有的青藏高原生态系统净初级生产力（net primary production，NPP）研究在数据分析、模型参数调整和地面验证等方面做出了有益的探索和贡献，但存在研究多聚焦在局部地区、时间跨度较短、地面验证有限等问题。为了揭示1980年代以来青藏高原整体生态系统健康状况发生了怎样的变化、变化的时空特征如何、变幅及其区域差异怎样等系列问题，本文以占青藏高原面积60%的高寒草地为研究对象，基于长时间序列遥感、野外调查和野外台站监测数据并利用模型模拟，从区域分异视角系统分析高寒草地植被NPP 的时空格局与变化过程，研究对把握青藏高原草地生态系统功能的健康状况乃至青藏高原国家生态安全屏障功能状况具有重要意义，结果可为高原草地可持续利用与生态建设及相关的政策制订提供科学依据。方法：利用GIMMS 与SPOT VGT 数据集的NDVI数据、逐月气象（月降水量、月平均气温、月太阳辐射）数据；采用CASA 模型估算植被NPP，从自然地带角度（自然地带、海拔高程、经纬度）、流域、（县级）行政区域等方面进行NPP 的空间变化统计，分析其时空变化特点。简要步骤如下：（1）对两套遥感数据集的NDVI数据进行预处理，并采用三点平滑的方法修正NDVI 数值。对两者同时段的数据进行相关分析，构建线性回归方程并利用SPOT VGT 数据对2001—2009年的GIMMS数据填补获取NDVI 产品，接着采用Sellers 方法计算每月的FPAR。（2）采用ANUSPLINE 软件对逐月气象（月降水量、月均气温、月太阳辐射）数据进行空间插值，获得气象要素栅格图。所有空间数据投影均采用大地坐标系（WGS84），空间分辨率统一重采样为0.05°×0.05°。（3）采用AML 语言编写CASA 模型的运算程序，计算获得1982—2009年青藏高原高寒草地NPP 数据，并对比实测数据与模型模拟结果，检验模型结果的精度。（4）确定自然地带角度（自然地带、海拔高程、经纬度）、流域、（县级）行政区域范围，利用ArcGIS 空间分析模块定量分析高寒草地NPP 格局及其时空变化。在像元尺度上，计算不同区域内NPP 变化在不同显著水平上的面积比（不同显著水平上的变化面积与该范围内总面积的比值），分析其区域差异。结果：青藏高原草地植被NPP 的时空变化特征体现在，（1）高寒草地NPP 多年均值的空间分布表现为由东南向西北逐渐递减。1982—2009年间，青藏高原高寒草地的年均总NPP 为177.2×1012gC·yr-1，单位面积年均植被NPP 为120.8 gC·m-2yr-1，其中草原、草甸、草本湿地、荒漠草地和高山稀疏植被的年均单位面积植被NPP 分别为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）研究时段内，青藏高原高寒草地年均NPP 在112.6～129.9 gC·m-2yr-1间，呈波动上升的趋势，增幅达13.3%，年均增长率为0.46%。青藏高原高寒草地NPP 减少和增加的区域相间分布，高原东部增加和降低的幅度均较大，而中、西部增加和降低的幅度相对较少。在P＜0.05 水平上，NPP增加的草地占草地总面积的32.56%（NPP 增加18.0×1012gC）、减少的占5.55%（NPP 减少3.3×1012gC）。（3）青藏高原绝大部分（约92%）县（市）高寒草地NPP 增加的区域要高于降低的区域，其中约79%以上县域的高寒草地NPP 处于无显著性变化的状态。NPP 降 低面积大于增加的面积的主要分布在新疆南部的策勒和民丰、西藏阿里地区的札达和噶尔、云南德钦和四川的理塘。（4）青藏高原多数自然地带内的NPP 呈增加趋势，仅阿里山地半荒漠、荒漠地带NPP 呈轻微减低趋势，其中高寒灌丛草甸地带和草原地带的NPP 增长幅度明显大于高寒荒漠地带。在垂直变化上，年均NPP 增加面积比随着海拔升高呈现“升高—稳定—降低”的特点，而降低面积比则呈现“降低—稳定—升高”的特征。在水平（经、纬向）变化上，年均NPP 变化的差异主要受植被分布类型和环境状况的影响。（5）各主要流域草地年均植被NPP 均呈现增长趋势，其中黄河流域增长趋势显著且增幅最大，约为0.74 gC·m-2yr-1，长江流域增长趋势最小，约为0.33 gC·m-2yr-1。结论：青藏高原高寒草地植被年均NPP 变化的空间分异特征明显，表现为由东南向西北逐渐递减，该分布特征与高原水热梯度变化保持了较好的一致性。就草地NPP、盖度和生长季的时空变化过程而言，1982—2009年间，青藏高原高寒草地生态系统质量总体上呈现出向良性发展的态势且其区域差异明显，但局部地区草地持续退化。高原NPP 的变化除了受大气降水和温度变化的影响，人类活动也产生了重要的作用。近些年来，国家在三江源区、雅鲁藏布江流域和西藏那曲等地区实施的一系列生态保护和建设工程，总体上改善了这些区域的生态与环境状况，一定程度上提高了项目实施区域的草地生产力。

入选年份：2017

在翻译过程中，译者主体性并不是肆意妄为、任性发挥的，相反，它会受到方方面面的限制。主要表现为受原文本和译者前理解两个方面的限制。

摘要：目的：如何突出地理学的综合性、以及如何在地理学框架内实现人—地系统相互作用机理的深化研究，已成为现代地理学最高层级的科学难题，也是决定未来地理学前途和命运的关键问题。本文以可持续人地系统为研究对象，按照地理过程和格局研究的基本范式，结合社会需求热点，选择具有前沿意义的科学命题开展研究，是中国人文地理学学术贡献和社会贡献的一个特色。方法：结合笔者近年来在人文地理学前沿问题探讨的综述，围绕着区域均衡、资源环境承载能力、地域功能、空间结构等4个前沿领域，讨论了影响区域发展格局变化的驱动力、自然圈对人类活动圈层的作用、综合地理区划原理和方法、以及“生活—生产—生态”空间结构变化规律等研究的学术思想，探讨了“未来地球”框架下区域可持续发展研究的意义和重要命题。结果：（1）人—地系统相互作用时空分异规律是现代地理学最高层级的科学难题、也是决定未来地理学前途的关键问题。人文地理学者在过去应对综合性问题时，逐步形成了一套实用性强的方法论。提出了截至目前开展人地系统综合研究所采用的“过程归纳、区域比较、定性分析、逻辑判断”等4个实用方法。（2）区域均衡通常被认为是导致区域发展趋向稳定态—均衡格局的发展要素流动过程及由此引起的区域发展格局变动过程的作用力；资源环境承载能力是自然圈层同人类活动相互作用所呈现的资源属性、环境属性和灾害属性的总和所能够承载人类生产和生活的能力，资源环境承载能力具有很强的政策内涵，可以作为评价区域可持续发展状态、制定区域可持续发展规划、调控区域可持续发展过程的重要依据和政策手段；地域功能研究解决了地理学开展综合区划缺失目标导向的问题，进而在区划的技术手段与方法上尝试了自然和人文因素的复合，为开展综合地理区划至少提供了一种可行、有用的途径；“生产空间、生活空间、生态空间”的提出不仅弥补了“点轴”系统中面状空间组织结构缺失的问题，同时，拓展为生产、生活和生态3 大空间比例关系表达空间结构，使其形成与点—线—面空间形态构筑的空间结构相互支撑，初步揭示了空间结构有序化演进规律。（3）“未来地球”的理念和基本框架同黄秉维先生晚年对地理学的思考和设计、与吴传钧先生人地关系地域系统理论体系和应用目标的创新贡献，是完全一致的。结论：采用自然科学与社会科学相融合的方法、注重基础研究与决策应用的贯穿，越来越得到广大地球科学工作者的认同，同样也引导地理学在直面“综合性”研究方面共识越来越高、学术探究和面向应用的行动也趋于同归，深刻影响着人地系统过程和格局的研究进展。

[14]米歇尔·布托尔：《作为探索的小说》，张裕禾译，柳鸣九编选：《新小说派研究》，北京：中国社会科学出版社，1986年，第89页。

人地系统可持续过程、格局的前沿探索

樊杰

来源出版物：地理学报,2013,68(9):1197-1211

来源出版物：地理学报,2014,69(8):1060-1068

入选年份：2017

西北干旱区气候变化对水文水资源影响研究进展

陈亚宁，李稚，范煜婷，等

摘要：目的：西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一，研究分析其水资源形成、转化与水循环等关键问题，对应对和适应未来气候变化带来的影响具有重要意义。方法：本文对西北干旱区气候变暖影响下西北干旱区年和季节温度、降水、蒸发潜力演变机制、西北干旱区水汽弱汇作用下的水文、水资源变化、冰川水资源与冰川消融拐点、水资源的构成与冰川径流分割、基于山盆结构的西北干旱区水文模型改进等方面对最新研究成果进行了总结分析。结果：（1）西北干旱区温度在过去的50年出现“突变型”升高，并以每10年升高0.517℃ 的速度呈现加速升高趋势。自1997年以来，温度一直处于高位震荡状态，升温趋势减弱。降水量在1987年出现了“突变型”增加，年降水量增加率达9.7 mm/10a，但进入21世纪，降水的增加幅度减弱；西北干旱区冬季极端最低气温的大幅度升高是拉动年均温度抬升的重要原因，冬季气温变化对年平均气温升高的贡献率达57.01%，西伯利亚高压活动和二氧化碳排放是引起冬季升温的重要影响因素。（2）西北干旱区蒸发潜力在过去50年出现了一个明显的转折变化，以1993年为转折点，在1958—1993年时段内，西北干旱区的蒸发皿蒸发量以－6.0 mm/a 的速率呈现下降趋势，而1993年以来，蒸发皿蒸发量以10.7 mm/a 的速率逆转为明显上升趋势。地表风速变化是引起1958—1993年蒸发皿蒸发量显著下降的主要驱动因素，而地表风速和水汽压差对1993年以来蒸发皿蒸发的上升趋势共同起了重要的作用。（3）气候变暖、蒸发水平增大对西北干旱区生态效应的负作用已经凸显。2000年以来，西北干旱区的降水量增幅下降，甚至有将近1/2 台站的降水量表现为减少态势，而温度、蒸发潜力则以持续升高为主，由此造成大量土壤水分丧失，导致一些依靠地下水和土壤水维系生存的、抗旱性弱的浅根系荒漠植物开始死亡，物种多样性减少，植被覆盖率降低。（4）西北干旱区冰川变化对水资源量及年内分配产生了重要影响。在过去50年，中国西部82.2%的冰川处于退缩状态，冰川面积减少了4.5%，尤其是20世纪90年代以来，西北干旱区冰川处在加速退缩和强烈消融过程中，部分流域的冰川处于强烈消融或消融殆尽，已经出现冰川消融拐点，冰川变化对水资源的影响已经凸现。塔里木河流域的阿克苏河、叶尔羌河、和田河等河流的冰川融水补给份额较大（50%左右），可能在未来一段时期，地表水资源量仍将处在高位状态波动。结论：在西北干旱区，河川径流对冰川的依赖性强，冰川的变化已经对水资源量及年内分配产生重要影响，部分河流已经出现冰川消融拐点。全球气候变暖在加大极端气候水文事件发生频率和强度的同时，加剧了西北干旱区内陆河流域的水文波动和水资源的不确定性。气候变暖引起的水资源变化，将会使得西北干旱区在资源开发利用过程中生态维护与经济发展的矛盾更加突出。因此，未雨绸缪，积极应对和适应未来气候变化带来的可能影响，尤其是对水资源的影响；科学规划，确保西北干旱区生态安全和绿洲经济的可持续发展。

来源出版物：地理学报,2014,69(9):1295-1304

入选年份：2017