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1.
多年冻土区铁路路基热状况对工程扰动及气候变化的响应 总被引：2，自引：0，他引：2
基于青藏铁路沿线长期地温监测资料,对天然场地及铁路路基下部的浅层地温、多年冻土上限及下伏冻土地温动态变化过程进行对比分析,研究多年冻土区铁路路基热状况对于工程扰动及气候变化的响应过程.监测结果表明,路基修筑后边坡热效应显著,由此导致路基下部多年冻土热状况的不对称分布,必须引起足够的重视.块石路基修筑后,下部多年冻土上限抬升显著,其中阴坡路肩下抬升幅度普遍较阳坡路肩下显著.普通路基修筑后,在年平均地温低于?0.6～?0.7℃的地区下部多年冻土上限有不同程度的抬升,而在年平均地温高于?0.6℃的地区下部冻土上限则出现了一定程度的下降,其中阳坡路肩下降幅显著.受块石层冷却降温作用,低温冻土区块石路基下部浅层冻土地温有明显降温过程,而在高温冻土区这一降温趋势只存在于阴坡路肩下.对于普通路基,多年冻土上限抬升后,浅层冻土地温存在一定的升温过程.对于气候变暖,低温冻土区多年冻土的响应主要集中体现在冻土升温上,而高温冻土区多年冻土的响应则主要表现为冻土上限下降,冻土厚度减小.基于上述监测结果,可将目前青藏铁路路基热状况分为稳定型(低温冻土区块石路基)、亚稳定型(低温冻土区普通路基及高温冻土区块石路基)和不稳定型(高温冻土区普通路基). 相似文献
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利用大量的古多年冻土遗迹和古冰缘现象,并佐以古冰川、孢粉及动物化石等资料,重建了20ka以来中国多年冻土演化进程.结果表明,在末次冰期最盛期(LGM,或末次多年冻土最大期LPMax),中国多年冻土面积达到了5.3×10^6~5.4×10^6km^2(现今中国多年冻土面积的3倍多),而全新世大暖期(HMP,或末次多年冻土最小期LPMin),中国多年冻土面积曾缩减至0.80×10^6~0.85×10^6km^2(约为现今中国多年冻土面积的50%).按照古冻土遗迹的年代及分布等特征,在确定LGM和HMP两个主要时段的冻土格局基础上,将20ka以来中国多年冻土演化进程划分为7个阶段:晚更新世LGM(20000~10800aBP)多年冻土强烈扩展,达到LPMax;早全新世气候剧变期(10800至8500~7000aBP)多年冻土较稳定但相对缩减阶段;中全新世HMP(8500~7000至4000~3000aBP)多年冻土强烈退化阶段,多年冻土缩减到LPMin;晚全新世新冰期(4000~3000至1000aBP)冻土扩展阶段;晚全新世中世纪暖期(1000~500aBP)多年冻土相对退化阶段;晚全新世小冰期(LIA, 500~100aBP)冻土相对扩展阶段,以及近代升温期(近百年来)多年冻土持续退化阶段.本文重建了各时段内古气候、古地理环境以及多年冻土分布范围和其他特征. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2015,(8)
基于青藏铁路楚玛尔河试验段10年(2003~2013)的地温监测资料,对青藏铁路4种典型路基结构的长期热状况进行了对比分析.结果表明,不同路基结构的长期热状况表现出较大的差异.普通路基与块石基底路基地温场存在明显的不对称分布,表明以上两种路基结构不利于路基的长期热稳定.但块石护坡路基与U型块石路基的地温场分布则表现出了较好的对称性.尽管块石护坡路基下浅层冻土地温存在一定的降温过程,但深层多年冻土却呈现出缓慢升温趋势,显示U型块石路基的热稳定性要优于块石护坡路基.被监测的4种路基结构中,U型块石路基在降低多年冻土温度与提高路基地温场对称性方面表现出了最佳的长期效应.基于青藏铁路10年的监测结果,充分肯定了主动冷却路基设计思路在保护冻土路基长期热稳定性方面的有效性,同时采用冷却路基技术的青藏铁路也达到了时速100 km h?1的设计要求.尽管如此,由于坡向效应所导致的路基左右路肩下的热差异存在于所有监测的路基结构中,但不同结构的热差异幅度不同,并将可能导致路基发生潜在的非均匀性沉降变形,因此需要在后续的维护工程中进行调整. 相似文献
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开放边界条件下青藏铁路抛石路基的降温效果分析 总被引：9，自引：0，他引：9
铁路道碴铺层和抛石层可以看作多孔介质, 其内部流体的对流换热为多孔介质的传热传质问题. 目前抛石路基作为一种特殊的新型路基结构已在青藏铁路得到广泛应用, 但其抛石层多为上下封闭、左右开放, 内部空气与外界连通, 对流与传热模式变的更为复杂. 因此, 基于多孔介质中流体热对流的连续性方程, 非达西流动量方程及能量方程, 针对青藏铁路的气温条件和地质条件, 对开放边界、不同路堤高度(抛石层厚度为1.5 m)的抛石路基内速度场及其在未来50年的温度场特征进行了研究与分析. 结果表明: 在外界风的作用下, 这种开放路基道碴和抛石层内的对流换热方式以强迫对流为主; 并且在年平均气温为-4.0℃, 考虑未来50年气温上升2.6℃的情况下, 其降温效果较好, 路堤下有低温冻土核生成; 并且较高路基降温效果好于较低路基, 这主要是由于较高路堤底部较宽, 对下部冻土产生的影响范围较大; 但由于主导风向的影响, 较高路基的下部温度场出现左右不对称现象, 这很可能会造成路基整体的横向不均匀变形, 而较低路基无此现象发生, 这应引起设计与施工部门的足够重视. 相似文献
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高海拔多年冻土对全球变化的响应模型 总被引：21，自引：3，他引：18
使用两个模型对青藏高原高海拔多年冻土分布现状进行模拟 .这两个模型是“高程模型”和“冻结指数模型” ,前者是建立在高海拔多年冻土三向地带性分布规律基础上的 ,描述高海拔多年冻土纬向地带性规律的高斯分布函数 ;后者是一个表面融化指数和表面冻结指数的无量纲比值 .模拟结果表明 ,青藏高原多年冻土在未来2 0～ 5 0a间不会发生本质性的变化 .但是 ,当 2 0 99年高原气温平均升高 2 .91℃后 ,青藏高原多年冻土将发生显著的变化 ,冻土消失比例高达 5 8.18% . 相似文献
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青藏公路沿线冻土的地温特征及退化方式 总被引：1，自引：0，他引：1
青藏高原多年冻土(以下简称冻土)具有地域分布广、厚度薄及稳定性差等特征. 过去几十年的气候变暖背景下, 冻土广泛退化, 地温升高, 夏季最大融化深度加深, 冬季冻结深度减小. 冻土已经产生下引式、上引式和侧引式退化. 冻土层厚度减薄, 或者在某些地区彻底消失. 冻土退化模式研究在冻土学、寒区工程和寒区环境管理方面具有重要意义. 由南至北穿越560 km冻土区的青藏公路沿线(简称青藏线)冻土在青藏高原腹地具有很好的代表性. 在水平方向上, 冻土退化在多年冻土下界附近的零星冻土分布区、融区边缘和岛状冻土区表现得更为明显. 当最大季节融化深度超过最大季节冻结深度时, 冻土开始下引式退化; 通常形成融化夹层, 造成多年冻土和季节冻结层不衔接. 当多年冻土层中地温梯度减小到小于下伏或周边融土层时, 则产生上引式或侧引式退化. 下引式退化进程可分为4个阶段: (1) 初始退化阶段, (2) 加速退化阶段, (3) 融化夹层阶段, (4) 最终多年冻土彻底融化为季节冻土阶段. 当多年冻土中地温梯度降至下伏融土层地温梯度以下时, 则产生上引式退化. 3种类型冻土温度曲线(稳定型、退化型和相变过渡型)展现了这些退化模式. 虽然存在不同地段和类型的地温特征, 三种退化模式的各种组合最终将使多年冻土消融, 转变成季节冻土. 过去25年来, 青藏线冻土年平均下引式退化速率变化在6~25 cm, 年平均上引式退化速率在12~30 cm, 零星多年冻土区年平均侧引式退化速率为62~94 cm. 这些观测结果超过所报道的过去20年来阿拉斯加亚北极不连续冻土区4 cm的年平均退化速率, 蒙古国不连续冻土区的4~7 cm的年平均退化速率, 以及雅库悌共和国亚北极和阿拉斯加北极稳定性冻土区退化速率. 相似文献
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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（100年后）.相应地,不稳定型（Tcp〉-1.0℃）多年冻土和季节冻土的面积增加,冻土南界将显著北移.冻土环境的变化,将给东北寒区工程设施和生态环境带来重要影响.减少或避免人为地改变冻土赋存条件,是保护冻土环境较可行的途径. 相似文献
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本文利用河西走廊疏勒河、黑河、石羊河和黄河上游50多年来冬季径流以及气温变化的对比分析,通过空间和时间的变化认识多年冻土变化对径流的影响.从径流的时间变化上看,50年来,多年冻土覆盖率较大的河流冬季退水过程有明显的减缓,这一减缓过程与流域负积温变化较为一致,但这一影响在多年冻土覆盖率较小的流域则没有表现.这表明在多年冻土覆盖率较大的河流,多年冻土退化已经对流域的水文过程产生影响.多年冻土退化的这一水文效应主要是由于随着多年冻土退化,冻土的隔水作用减小,一方面使流域内有更多的地表水入渗变成地下水,造成流域地下水水库的储水量加大,导致冬季径流增加;另一方面,入渗区域的加大和活动层的加厚,使流域地下水库库容增加,导致流域退水过程更为缓慢.此外,多年冻土对气候变暖的响应是一个缓慢的过程,因此多年冻土退化对径流过程的影响也是一个渐变过程. 相似文献
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利用中等复杂程度热带大气和海洋模式研究了热带太平洋和大西洋SST通过风应力桥梁的相互作用.利用1958～1998年NCEP分析的海表面温度场（SST）强迫大气模式得到的表面风应力与NCEP分析的同期热通量共同驱动海洋模式,作为控制试验;和控制试验平行,但强迫大气模式的SST在某一海盆取为多年气候平均值的试验作为敏感性试验;比较控制试验与敏感性试验模拟,则可反映风应力桥梁作用下热带某海盆SST异常对其他海盆的影响.结果表明,热带某一海盆SST暖（冷）异常总是引起局地海盆表面西部西（东）风异常和东部东（西）风异常;热带太平洋SST暖（冷）异常导致的该海盆东部表面东（西）风异常可以扩展到热带大西洋,从而导致热带大西洋SST冷（暖）异常;热带大西洋SST暖（冷）异常导致的该海盆西部表面西（东）风异常可以扩展到热带太平洋,从而导致热带太平洋SST暖（冷）异常. 相似文献
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自施雅风先生提出我国西北干旱区气候从20世纪80年代开始发生“暖干”向“暖湿”的转型以来,学界对西北干旱区乃至整个亚洲中部干旱区的降水和湿度变化开展了大量研究,尤其是对有器测资料以来西北干旱区的“暖湿化”过程开展了系统研究,但西北“暖湿化”是否停滞及其未来变化趋势仍存在较大争议.本文综合气候、生态和水文资料,通过对1950～2019年温度、降水、干旱指数(Aridity Index,简称AI)、植被以及径流数据的分析发现,受西风环流控制的我国西北干旱区和青藏高原北部自20世纪80年代以来气候均持续变暖变湿,并且自20世纪90年代以来气候“暖湿化”进一步加速,而受季风环流影响的华北地区的降水/湿度变化则大体相反.这种反向变化主要受控于蒙古上空的异常反气旋,该异常反气旋在导致西北干旱区东风异常、水汽输出减少、降水增加的同时,也导致华北地区出现异常下沉运动、水汽辐散增加、降水减少.而降水是湿度变化的主控因素,这也就最终形成了我国西北-华北降水/湿度反向变化的“西风模态”时空变化格局.研究发现,近年来关于西北干旱区“暖湿化”争论的主要因素是由于过去研究中选择的时间序列长短不同、选择的区域范围不... 相似文献
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应用二维云分辨模式,数值研究了热带地区的对流活动,并诊断了热量和水汽的收支,发现在垂直温度平流和凝结潜热释放之间、垂直水汽平流和降水之间都维持着大体平衡,推断出质量加权平均温度及可降水分的局地变化分别由热量及水汽方程中的剩余项决定.机制研究表明,深对流与浅对流在热量及水汽循环中存在较大差异,深对流中水汽的凝结及潜热释放起着主导作用,而大尺度垂直平流的加湿和冷却在浅对流中发挥主导作用.最后讨论了对流触发后热量及水汽循环的调整机制. 相似文献
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2008年冬季（1月和2月）和2012年冬季均发生了较强的拉尼娜事件,但欧洲气候,尤其是西欧在这两年差异较大,2008年异常偏暖,而2012年却出现了极寒事件.诊断表明,大气环流异常是造成气候差异的直接原因.2008年冬季,北大西洋上空大气环流异常呈正位相的北大西洋涛动,有利于欧洲异常偏暖;2012年冬季,北大西洋和欧亚高纬阻塞的长期维持是西欧发生极端严寒的重要原因.通过数值试验,研究了前期海表热状况异常对大气的影响.结果表明：北大西洋海温异常能在一定程度上解释这两年欧洲各自的气候异常;尽管热带海温异常对2012年冬季的北大西洋环流形势和欧洲气候异常起一定的贡献,但不能解释2008年的情形;靠近欧洲的北极海冰异常偏少使得欧洲气候偏冷,对2008年的偏暖气候贡献为负,对2012年则有正贡献. 相似文献
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本文首先指出北太平洋副热带中部模态水（简称中部模态水）的形成具有显著的“局地”特征,其形成海区在（165°E～160°W,38°N～42°N）区间. 海气通量分析表明单纯的外部大气强迫场（太阳短波辐射、净热通量和风应力旋度）不能解释中部模态水形成海区的“局地”性;进一步对上层海洋层结季节变化特征的分析发现秋季（9～10月）在北太平洋中部上层海洋（<75 m）（165°E～160°W,38°N～42°N）区间存在特殊的浮力频率低值区——层结稳定性“豁口”. 该层结稳定性“豁口”作为“预条件（Precondition Mechanism）”机制对中部模态水形成的“局地”特征给出了合理的解释. 在上述研究的基础上,基于一个上层海洋混合层热平衡方程,通过诊断分析揭示该层结稳定性“豁口”是由海表热力强迫、垂向挟卷、Ekman平流和地转平流效应共同导致的,“豁口”东、西边界的确定直接或间接地取决于海表热力强迫、Ekman冷平流和地转暖平流的纬向分布差异. 相似文献
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利用1979—2019年全国160站逐月降水资料、Hadley中心海温资料、NOAA以及NCEP/NCAR再分析资料,结合相关分析、信息流以及合成分析方法,分析了北太平洋海温异常与广西前汛期降水的同期联系,并初步探讨了前者对后者的影响及可能机制,结果表明：北太平洋关键区海温是广西前汛期降水的显著影响源,海温正位相(负位相)的异常分布在一定程度上导致了广西前汛期降水增多(减少).北太平洋关键区海温变化可以独立于赤道中东太平洋影响前汛期降水,而赤道中东太平洋海温变化可以起到调制作用,增强两者联系.北太平洋为正位相海温异常时,大气为“+-+”的经向三极型位势高度异常响应.与此同时,海温异常激发了向下游中高纬传播的Rossby波列,引起东亚沿岸位势高度正异常和反气旋环流异常.在上述机制下,贝加尔湖高压脊和东亚大槽均显著增强,使得中高纬冷空气更易南下.赤道中东太平洋海温的调制作用体现在对中低纬环流的影响.关键区海温正位相对应于赤道中东太平洋海温偏暖,后者引起局地异常上升运动,减弱Walker环流进而导致赤道西太平洋出现下沉异常,抑制了对流活动,在西北太平洋强迫出异常反气旋,使得副高加强西伸.副高... 相似文献
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本文利用高分辨率中尺度WRF模式,通过改变边界层参数化方案进行多组试验,评估该模式对美国北部森林地区边界层结构的模拟能力,同时比较了五种不同边界层参数化方案模拟得出的边界层热力和动力结构.结果表明：除个别方案外,配合不同边界层方案的WRF模式都能成功模拟出白天对流边界层强湍流混合特征和夜间稳定边界层内强逆温、逆湿和低空急流等热力和动力结构.非局地YSU、ACM2方案在白天表现出强的湍流混合和卷夹,相比于局地MYJ、UW方案,模拟的对流边界层温度更高、湿度更低、混合层高度更高、感热通量更大,更接近实际观测,这表明在不稳定层结下考虑非局地大涡输送更为合理,但局地方案在风速和风向的预报上存在一定优势.TEMF方案得到的白天局地湍流混合强度为所有方案中最弱,混合层难以发展,无法体现对流边界层内气象要素垂直分布均匀的特点.对于夜间稳定边界层的模拟,不同参数化方案之间的差异较小,但是YSU方案在一定程度上高估了机械湍流,导致局地湍流混合偏强,从而影响了其对稳定边界层的模拟能力. 相似文献
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采用Cloudsat/CPR云雷达,FY2C/TBB亮温,Aura/MLS大气成分等卫星遥感资料,结合ECMWF气象分析资料和HYSPLIT4轨迹模式,研究了2009年6月一次东亚切断低压的暖区深对流和异常副热带锋面的结构和演变.分析表明,由于低压切断前的旧槽背景,在低涡的近成熟期,内部冷、暖锋降水偏弱,边沿的高空副热带锋面异常发展到对流层底部,低空西南暖湿水汽在副热带锋前聚集,形成千公里长的暖区深对流降水带.随着该锋面的快速东移,副热带锋区进入原暖区雨带,锋区热力间接次级环流的强上升支,加强了锋下冷侧(原暖湿区)的深对流,但该锋面阻挡了来自暖侧的水汽补充,降水结束.该异常副热带锋区还发生了强烈的平流层-对流层相互交换,在高空急流出口区的下方,平流层1.5PVU等位涡线向下入侵可达5.5km(约500hPa)处,锋下向上的深对流注入可达10km,在入侵-注入混合区,臭氧和水汽的散点图上出现了二者浓度双高和双低的特殊气团. 相似文献
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采用Cloudsat/CPR云雷达,FY2C/TBB亮温,Aura/MLS大气成分等卫星遥感资料,结合ECMWF气象分析资料和HYSPLIT4轨迹模式,研究了2009年6月一次东亚切断低压的暖区深对流和异常副热带锋面的结构和演变.分析表明,由于低压切断前的旧槽背景,在低涡的近成熟期,内部冷、暖锋降水偏弱,边沿的高空副热带锋面异常发展到对流层底部,低空西南暖湿水汽在副热带锋前聚集,形成千公里长的暖区深对流降水带.随着该锋面的快速东移,副热带锋区进入原暖区雨带,锋区热力间接次级环流的强上升支,加强了锋下冷侧（原暖湿区）的深对流,但该锋面阻挡了来自暖侧的水汽补充,降水结束.该异常副热带锋区还发生了强烈的平流层-对流层相互交换,在高空急流出口区的下方,平流层1.5PVU等位涡线向下入侵可达5.5 km（约500 hPa）处,锋下向上的深对流注入可达10 km,在入侵-注入混合区,臭氧和水汽的散点图上出现了二者浓度双高和双低的特殊气团. 相似文献
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沙漠绿洲陆面物理过程和地气相互作用数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
利用一个已发展的陆面物理过程参数化方案与大气边界层数值模式耦合, 模拟了半干旱区沙漠绿洲非均匀下垫面的陆面物理过程及其与大气边界层的相互作用过程, 成功地模拟了局地气候效应和地表温度、净辐射、感热和潜热通量特征并与实测资料进行了比较. 给出“绿洲效应”这一自然现象的垂直剖面上更为清晰准确和细致的结构特征, 结果表明: “绿洲效应”具有明显的“冷岛效应”和“湿岛效应”; 它表现为在绿洲区域比戈壁沙漠区域环境温度低、湿度大、湍流动能输送弱, 具有下沉气流而导致与周围戈壁沙漠区域产生水平输送环流. 这些结果对于深入了解绿洲气候的形成和绿洲的维持机理具有重要的意义. 相似文献
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利用近50年华南地区站点逐日降水观测资料和全球大气、海洋分析资料,分析了华南前汛期降水异常的变化特征及其与太平洋海温异常的联系.结果表明,近50年来华南前汛期降水总体呈现减少趋势.影响华南前汛期降水异常的太平洋海温异常型是一个类似于ENSO的西太平洋暖池模态,即显著海温异常区域位于西太平洋暖池.西太平洋暖池区域(120°E-180°E,20°S-20°N)前期冬季海温异常同华南前汛期降水存在显著的负相关关系,是具有预报意义的海温关键区.该关键区海温异常影响华南前汛期降水的可能物理过程是:当前期冬季暖池异常偏暖时,菲律宾周围地区对流活动加强,导致Walker环流及东亚太平洋中低纬局地Hadley环流增强;该异常通过影响东亚－太平洋遥相关波列,使前汛期期间西太平洋副高加强西伸,脊线位置偏北,同时副热带西风急流减弱北退.随着Hadley环流上升支的增强,东亚副热带地区下沉运动也增强了,华南地区对流活动受到抑制.而且由于副高的增强,经过其北侧向华南地区的西南水汽输送辐合也减弱了,因此前汛期降水偏少.冷海温年的情形则相反,华南前汛期降水偏多.近50年来华南前汛期降水总体呈现趋势性减少正是由于前冬西太平洋暖池趋势性增暖所致. 相似文献