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青藏高原研究——青藏科考

青藏高原是世界屋脊、亚洲水塔,是地球第三极,同时也是我国重要的生态安全屏障、战略资源储备基地。推动青藏高原可持续发展、推进国家生态文明建设、促进全球生态环境保护将产生十分重要的影响。为了更全面、系统和快速地展示此次青藏科考最新研究成果,《地球科学进展》期刊联合设立“青藏科学考察研究”虚拟专刊,以集中发布青藏相关研究成果。

共找到 83 条结果
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1. 喜马拉雅造山带地震活动及其相关地质灾害
白玲,宋博文,李国辉,江勇
地球科学进展    2019, 34 (6): 629-639.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2019.06.0629
摘要636)   HTML41)    PDF (17185KB)(237)    收藏

喜马拉雅造山带是地球上海拔最高、规模最大的陆陆板块俯冲碰撞带。在这条长达2 500 km的板块边界上,近年来多次发生破坏性地震,造成大规模的滑坡、房屋倒塌等次生灾害,给人民生命和财产安全造成严重的威胁。分别选取尼泊尔喜马拉雅、喜马拉雅东构造结和喜马拉雅西构造结地区近期发生的3个地震震群作为研究实例,基于中国科学院青藏高原研究所在研究区架设的区域流动地震台站记录的波形资料,对地震的震源位置和震源机制解进行计算。结果表明,在尼泊尔喜马拉雅地区,主喜马拉雅逆冲断裂是大地震的主要发震构造;东构造结地区的地震以逆冲和走滑型为主,表明印度板块向北东方向的逆冲推覆和青藏高原向东南逃逸的侧向挤出是该地区的主要构造背景;西构造结地区中深源地震多发,揭示了高角度大陆深俯冲的几何形态。

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2. 青藏高原多年冻土区热喀斯特湖环境及水文学效应研究
牛富俊, 王玮, 林战举, 罗京
地球科学进展    2018, 33 (4): 335-342.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2018.04.0335
摘要1320)   HTML5)    PDF (2641KB)(645)    收藏

结合国际冻土研究的热点问题和青藏高原脆弱生态环境可持续发展的需求,针对多年冻土退化过程中趋于加剧的热喀斯特现象,及其因融穿冻土、造成区域地下水位的改变而诱发的生态环境影响,在国家自然科学基金重点项目支持下开展“青藏高原多年冻土区热喀斯特湖环境及水文学效应”研究。项目主要通过遥感分析及野外调查,分析气候变化和工程活动影响下的青藏工程走廊内热喀斯湖时空分布规律,评价其生态环境效应;选取热喀斯湖广泛发育区域,调查其发育条件、规模和几何分布特点,揭示典型热喀斯特湖影响因素变化、水热状况等,通过水文学、同位素示踪试验等阐明热喀斯特湖与地下水之间的转换关系;结合抽水疏干试验进行热喀斯特湖对区域地下水位影响分析,并通过数值模型及模拟,依热喀斯特湖发育不同阶段、规模,分析其对区域冻土、水文条件及生态环境的影响。研究成果将有助于区域性冻土生态环境演化准确评价及趋势预测,以及深入理解诸如江河源多年冻土区水文状况演化影响因素,及其相应的生态环境响应机制。

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3. 青藏铁路沿线天然场地多年冻土变化
孙志忠, 马巍, 穆彦虎, 刘永智, 张淑娟, 王宏磊
地球科学进展    2018, 33 (3): 248-256.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2018.03.0248
摘要813)   HTML1)    PDF (5253KB)(416)    收藏

基于青藏铁路沿线30个天然场地2006—2015年地温观测资料,对多年冻土天然上限(以下称冻土上限)及其变化、不同深度冻土地温及其变化进行分析,研究了近期多年冻土时空变化特征。观测结果表明,冻土上限为0.88~9.14 m,平均为3.54 m。在冻土上限下降的场地中,冻土上限下降幅度为0.05~2.22 m,平均为0.51 m;冻土上限下降速率为0.01~0.25 m/a,平均为0.07 m/a。高温冻土区冻土上限下降幅度与下降速率分别大于低温冻土区的0.47 m与0.06 m/a。总体而言,冻土上限附近和15 m深度地温呈上升趋势。其中,冻土上限附近地温升温幅度为0.01~0.60 ℃,平均为0.16 ℃;冻土上限附近地温升温速率为0.001~0.067 ℃/a,平均为0.018 ℃/a。低温冻土区上限附近地温升温幅度与升温速率分别大于高温冻土区0.12 ℃和0.014 ℃/a。15 m深度地温升温幅度为0.01 ~0.48 ℃,平均为0.10 ℃,15 m深度地温升温速率为0.002~0.054 ℃/a,平均为0.011 ℃/a。低温冻土区15 m深度地温升温幅度和升温速率分别大于高温冻土区0.11 ℃和0.012 ℃/a。个别观测场地受局地因素影响,出现了冻土上限抬升和冻土地温下降的情形。

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4. 东昆仑断裂带秀沟段晚第四纪滑动速率研究
黄飞鹏, 任俊杰, 吕延武, 赵俊香
地球科学进展    2018, 33 (3): 321-332.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2018.03.0321
摘要951)   HTML4)    PDF (20867KB)(260)    收藏

东昆仑断裂带是青藏高原北部一条大型左旋走滑断裂带,其滑动速率对于断裂地震危险性评价和青藏高原的地球动力学研究具有重要意义。已有的研究认为东昆仑断裂带中西段晚第四纪滑动速率稳定、均一(10~13 mm/a),但对中段精确的滑动速率研究较少。以东昆仑断裂带中段秀沟盆地一个被断错的洪积扇为研究对象,基于高分辨率卫星影像和SPOT7立体像对提取的高精度数字高程模型(DEM)恢复位错量,利用宇宙成因核素测年厘定了断错洪积扇的年龄。结果表明,该洪积扇被左旋断错(1 862±103) m,年龄为(76.55±3.20)~(106.37±3.38)ka,据此得到的平均左旋滑动速率为(20.3+3.5/-2.3)mm/a。东昆仑断裂带中段的左旋滑动速率从晚更新世到全新世存在明显的减慢趋势。

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5. 青藏高原北缘土壤碳库和碳汇潜力研究
张亚峰, 姚振, 马强, 姬丙艳, 苗国文, 许光, 马风娟
地球科学进展    2018, 33 (2): 206-212.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2018.02.0206
摘要891)   HTML6)    PDF (5773KB)(435)    收藏

研究青藏高原北缘土壤有机碳储量对全球碳循环具有重要意义。研究区表层土壤碳储量为1.27×108 t,表层土壤有机碳密度为4.96×103 t/km2;与全国第二次土壤普查时的储量相比,栗钙土、灰钙土、高山草原土、沼泽土、风沙土和潮土分布区有机碳储量逐渐增加,主要分布在青海湖北部草原区和东部中高山林地区,因林草地固碳量大于释放量,被划分为碳汇区;山地草甸土、高山草甸土、灰褐土、黑钙土和灌淤土分布区有机碳储量逐渐减少,主要分布在青海东部农耕区,因耕种作用固碳量小于释放量,被划分为碳源区。以目前有机碳储量累积频率的97.5%为有机碳饱和临界值,估算研究区固碳潜力值为241.57×106 t,并以研究区广泛分布的栗钙土为例,推算栗钙土有机碳储量达到饱和需要18.66年。

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6. 岩石圈三维结构模型综合与可视化——以青藏高原东缘为例
ZhangXiaoshuang, LiuJie
地球科学进展    2017, 32 (9): 996-1005.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2017.09.0996
摘要706)   HTML6)    PDF (10807KB)(353)    收藏

随着现代地球物理探测技术高速发展,三维结构数据的获取成为趋势;数据的多样化及其显示需求使地球科学数据三维可视化面临诸多挑战。以川西地区为例,给出一套岩石圈尺度三维结构模型的综合可视化方案。数据包括深度100km内地震波速度、中上地壳断层几何形态和地表高程数据。①对该地区高密度流动地震台阵所获取的速度结构数据进行规则网格插值,将其转化为RAW格式文件;②对主要活动断裂地表延伸形态进行数值化并根据倾角向下延伸,将其转化为VTK格式;③同时考虑地表地形起伏且同样处理为VTK格式。利用开源软件Paraview实现浅部地质资料与深部速度结构数据融合;进而通过Paraview的体绘制功能对综合模型进行突出S波低速体、突出特定界面等可视化处理,使三维模型内部结构特征得以直观显现。提出的综合可视化方案弥补了以二维平面与剖面为主的地球物理数据显示方式在承载现今所能采集到的三维数据时存在的明显不足,为更好地展示和挖掘地球物理数据特征提供新的途径。

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7. 高原切变线与高原低涡相互作用的研究现状与展望
李国平, 李山山, 黄楚惠
地球科学进展    2017, 32 (9): 919-925.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2017.09.0919
摘要602)   HTML6)    收藏

高原低涡、高原切变线是高原及周边地区一类常见的天气组合系统,对高原以及我国东部的灾害性天气有重要影响。回顾了高原低涡、高原切变线的研究历史和当前研究所取得的成果,重点探讨了高原切变线与高原低涡的关系以及相互作用机理等科学问题。根据高原切变线及其与高原低涡关系的最新研究成果和相关理论、方法的发展应用趋势,提出这一研究领域值得关注的几个研究新方向。由于目前对这2类高原低值天气系统之间关系的理论认识分歧仍较大,两者相互作用进而引发高影响天气过程的物理机理尚不清楚。因此,对这一科学问题的探究不仅对推动青藏高原天气动力学的理论发展有重要科学意义,也可为高原灾害性天气分析预报的应用实践提供指导。

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8. 山地冰川消融过程中汞的行为及环境效应综述
孙学军, 康世昌, 张强弓, 丛志远
地球科学进展    2017, 32 (6): 589-598.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2017.06.0589
摘要661)   HTML3)    PDF (2319KB)(435)    收藏

汞是一种全球性污染物,雪冰是冰冻圈汞的生物地球化学循环中最主要的介质之一,汞在雪冰消融过程中的行为受到众多学者关注。除两极地区外,高海拔地区分布着大量山地冰川,其对气候响应更加敏感,距离人类居住区更近,可直接影响水资源和水质安全等。因此,研究山地冰川消融过程中汞的行为及环境效应对全面理解汞的生物地球化学具有显著的科学价值,同时对指导人类适应气候环境变化也具有很强的实际意义。概述了山地冰川区汞的沉降与贮存,总结了雪冰消融过程中汞的迁移转化以及冰川径流汞传输的特征,认为山地冰川消融是潜在的汞释放源,汞在冰川径流补给生态系统中的归宿和生态环境效应值得关注。最后,对山地冰川消融释汞过程和冰川径流汞传输研究的热点问题进行了展望。

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9. 青藏高速公路修筑对冻土工程走廊的热力影响及环境效应
马巍, 穆彦虎, 谢胜波, 毛云程, 陈敦
地球科学进展    2017, 32 (5): 459-464.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2017.05.0459
摘要712)   HTML2)    PDF (982KB)(499)    收藏

青藏工程走廊是连接西藏与内地的战略通道,已建数条重大工程聚集于这一狭窄地质环境脆弱敏感带内。随着西藏自治区新一轮的经济发展,包括青藏高速公路、铁路复线、高压输变电线路等重大线性工程已纳入到国家相关发展规划中,尤其青藏高速公路的建设迫在眉睫。廊内控制性环境地质问题是冻土,重大工程建设在受到冻土地质环境制约的同时,也将产生显著的环境效应,且随着走廊工程布局的日益密集,构筑物群相互热影响及对走廊冻土地质环境的扰动将日益突显。面对这一问题,在国家自然科学基金重点项目支持下,开展“青藏高速公路修筑对冻土工程走廊的热力影响及环境效应”研究。从项目的研究意义、拟解决的关键科学问题、主要研究内容和预期目标4个方面进行介绍,以期为相关科研、工程技术人员提供参考。

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10. 长江第一湾附近构造作用下的河流地貌演化
陶亚玲, 常宏
地球科学进展    2017, 32 (5): 488-501.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2017.05.0488
摘要1012)   HTML8)    PDF (16235KB)(603)    收藏

长江第一湾的成因及时间是长江水系和青藏高原东南缘构造作用及水系发育演化史上的重要科学问题,受到国内外众多学者的关注。关于第一湾的形成有袭夺说和非袭夺说2种观点,且分歧一直持续至今。长江的东西贯通经历了漫长的地质过程,这段历史的重建,需要时间和空间上可靠地质证据和年代数据的印证与约束。随着近年来越来越多的方法用于研究长江发育演化过程,使得时空上和不同方法间的对比研究成为了可能。

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11. 低温热年代学在青藏高原构造地貌发育过程研究中的应用
王修喜
地球科学进展    2017, 32 (3): 234-244.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2017.03.0234
摘要823)   HTML7)    PDF (6092KB)(766)    收藏

构造地貌学被誉为揭开高原隆升历史的钥匙,但一直受困于年代学的制约。低温热年代学的成熟和进步可为构造地貌研究提供精确的年代学支持。综述了最近几年青藏高原隆起过程研究动态,重点讨论高原构造地貌学的发展问题。建议选取构造地貌发育过程中的直接信息载体(地质地貌岩体)以及相关沉积(新生代盆地沉积物、现代河流沉积物、阶地序列),采用多矿物(磷灰石、锆石等)裂变径迹和(U-Th)/He热年代学这些优势互补方法进行综合研究。通过对这些相互区别又相互联系的信号载体进行系统的年代学分析,据此可重建高原各块体的构造地貌发育过程。提出了几种可能的构造地貌发育模式,并指出低温热年代学信号解译中应当注意的问题。

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12. 基于树轮资料初探过去千年强火山喷发与青藏高原东部温度变化关系
李明启, 邵雪梅
地球科学进展    2016, 31 (6): 634-642.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2016.06.0634.
摘要566)   HTML4)    PDF (2773KB)(479)    收藏

强火山喷发是影响年际至年代际全球气候变化的重要因素之一。基于树木年轮资料重建的6条温度序列,集成重建了青藏高原东北部过去1 300多年和青藏高原东南部过去600多年的温度序列。在过去1 300多年,青藏高原东北部存在3个明显的冷期:670—920年、1000—1310年和1590—1930年;3个明显的暖期:920—1000年、1310—1590年和1930—2000年。青藏高原东南部过去600多年存在2个明显的冷期:1385—1450年和1570—1820年,2个明显的暖期:1450—1570年和1820—2000年。结合火山活动序列年表,利用时序叠加法,初步分析了过去千年强火山喷发对青藏高原东部温度变化的影响。结果表明:10°S~10°N的强火山喷发后第一年青藏高原东部出现降温,并且在α=0.05置信水平上东北部地区降温显著,东南部地区第二年达到降温显著水平;其他纬度的强火山喷发对青藏高原东北部和东南部的温度影响存在一定差异,第一年后两区均发生降温,但均未达到显著水平,然而青藏高原东北部地区第四年降温达到显著水平。这可能主要是由区域差异、不同季节温度对火山活动响应差异,或者火山喷发性质、季节、纬度以及区域的气候背景存在差异引起的。

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13. 基于文献计量的青藏高原国际合作研究态势分析
王婷
地球科学进展    2016, 31 (6): 650-662.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2016.06.0650.
摘要717)   HTML3)    PDF (12532KB)(256)    收藏

青藏高原以其独特性及其对全球环境、生态、气候的重要影响,成为国际科学重点关注的地区和研究对象。回顾青藏高原领域国际合作的发展历程,以1980—2014年35年来青藏高原国际合作的SCI论文为分析对象进行定量统计和数据挖掘。总结青藏高原国际合作研究从萌芽到快速发展到趋于成熟的发展阶段、国际合作已经成为青藏高原领域研究的主要组织模式;分析青藏高原国际合作学科领域从单一化到多学科交叉融合的变化;比较主要国家青藏高原领域国际合作研究和自主研究的变化;并提出中国在今后继续加强青藏高原国际合作研究的建议。

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14. 南亚高压低频振荡与长江中下游地区旱涝的关系
王文, 孙畅, 蔡晓军, 许金萍
地球科学进展    2016, 31 (5): 529-541.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2016.05.0529.
摘要446)   HTML1)    PDF (31578KB)(229)    收藏

利用1960—2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料和长江中下游地区164个气象站逐日降水资料,通过合成分析、小波分析和带通滤波等方法研究了夏季南亚高压低频振荡与长江中下游地区降水低频变化的关系。结果表明:在典型旱涝年,青藏高原200 hPa高度上u,v低频主周期与长江中下游地区夏季降水主周期一致。在降水偏多的夏季,青藏高原—中国中东部—西太平洋沿岸上空,自西向东存在气旋—反气旋—气旋的低频波列,低频反气旋控制着我国东部地区,低频气旋控制着青藏高原北部地区;降水偏少年则相反。涝年长江中下游地区低频降水与200 hPa青藏高原大气低频变化密切相关,当青藏高原东北部及长江中下游地区北风偏强、贝加尔湖地区南风偏强时,降水偏多;反之则偏少。这种低频振荡波列的传播主要是由中国东北北部—日本南部向中国西南方向频散传播。然而,在旱年两者关系不明确,需做更进一步的研究。

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15. 喜马拉雅早古生代岩浆事件:以吉隆和聂拉木眼球状片麻岩为例
王晓先, 张进江, 王佳敏
地球科学进展    2016, 31 (4): 391-402.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2016.04.0391.
摘要559)   HTML3)    PDF (20005KB)(202)    收藏

喜马拉雅造山带中段的吉隆和聂拉木地区出露一套眼球状片麻岩,其矿物组成为石英、钾长石、斜长石、黑云母和少量的白云母。片麻岩中锆石发育典型的岩浆韵律环带,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示,2件样品中岩浆锆石的加权平均年龄分别为(488.5±1.1) Ma,(475.1±0.7) Ma和(468.1±2.5) Ma,代表研究区早古生代早期的岩浆作用。现有的早古生代地质记录表明,喜马拉雅地体存在早古生代造山事件,这一事件可与青藏高原南部和东南部的拉萨、羌塘、保山和腾冲地体内同一时代的构造热事件对比,指示区域早古生代造山作用。早古生代早期的造山作用是冈瓦纳大陆聚合之后,原特提斯洋岩石圈沿冈瓦纳大陆北缘俯冲调整的安第斯型造山作用的产物,而非超大陆内部块体拼合过程中陆—陆碰撞为主要特征的泛非造山作用。

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16. 过去2000年中国区域温度模拟与重建的对比分析
王晓青,刘健,王志远
地球科学进展    2015, 30 (12): 1318.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2015.12.1318
摘要704)      PDF (5630KB)(551)    收藏

依据观测/再分析资料及过去2 000年中国区域温度重建资料,对通用地球系统模式(CESM)近2 000年模拟温度进行时空变化的对比分析,检验模式对中国区域温度的模拟性能。结果表明,模拟温度较好地体现了中国区域年平均温度的空间分布型态以及近半个世纪以来的上升趋势;也较好地模拟出了过去2 000年重建资料反映的中国区域平均温度的年代际变化特征;在百年尺度上,模拟的中国区域温度的波动变化与重建资料也基本一致,但华中及青藏地区模拟与重建有所差异。模拟的中国区域平均温度均显示了0—540年、800—1250年和1901—2000年3个暖期,551—721年和1400—1850年2个冷期,与重建结果具有一定的差异。这可能与模式的分辨率、外强迫条件、次网格过程的参数化方案等不确定性有关。

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17. 青藏地区地应力分布规律研究
陈志敏, 严松宏, 赵德安, 余云燕
地球科学进展    2015, 30 (8): 915-921.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2015.08.0915
摘要791)   HTML3)    PDF (1117KB)(674)    收藏

在中国地应力分布规律统计分析基础上,通过收集200条青藏地区地壳浅层地应力实测结果,首次统计得到我国青藏地区平均水平地应力与垂直地应力的比值随深度变化的分布曲线,并建立了回归方程。进而分析青藏地区地应力分布规律与特点,发现青藏地区地应力具有总体上符合全国地应力规律,其区域地应力受挤压构造作用显著的特点,尤其是岩浆岩中构造应力显著。研究结果对青藏地区地应力的规律性研究具有重要参考价值,对青藏地区地下工程项目勘察设计、结构分析和工程建设具有重要的实用价值。

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18. 中国新近纪哺乳动物群的演化与青藏高原隆升的关系
邓涛, 王晓鸣, 王世骐, 李强, 侯素宽
地球科学进展    2015, 30 (4): 407-415.   DOI: 10.1167/j.issn.1001-8166.2015.04.0407
摘要944)   HTML3)    PDF (1610KB)(781)    收藏

新近纪哺乳动物的起源、辐射、扩散、绝灭等方面反映了气候环境的重大变化,晚新生代青藏高原的形成对东亚地区哺乳动物的演化具有直接而深远的影响。高原的隆升使自然环境发生改变,环境的变化又导致动物组成和分布的分异,以及动物对环境适应性的调整。中国新近纪哺乳动物化石研究的结果不仅表明哺乳动物群的组成和特征具有明显的区域性差异,而且中国还是一些代表性门类的起源扩散中心,也是哺乳动物洲际迁徙的关键通道。青藏高原新近纪晚期的哺乳动物群具有非常重要的意义,因为在随之而来的第四纪冰期中这些寒冷适应性动物获得了优势地位,由此成为现代动物地理区系和多样性的基础。通过以点带面的综合研究,将能够全面地认识新近纪动物地理区系对重大气候事件的响应,更准确地判断青藏高原隆升对陆地生态系统的影响。

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19. 青藏高原古高程定量恢复研究进展
姜高磊, 张克信, 徐亚东
地球科学进展    2015, 30 (3): 334-345.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2015.03.0334
摘要784)   HTML48)    PDF (3701KB)(619)    收藏

目前在青藏高原使用的古高程定量恢复的方法有:氧同位素古高程计(包含热动力学模型和经验模型)、△47古温度—古高程计、氢同位素古高程计、古植物古高程计(包含共存分析法、叶相分析法)和古环境分析。详细分析了各古高程计的原理、应用条件、影响因素和优缺点,进一步总结了各种研究方法取得的成果和存在的问题,探讨了各研究方法在青藏高原定量古高程研究方向的应用潜力和发展前景,并对完善现有的古高程计和今后开发新的古高程计提出相关建议。关键词:青藏高原;古高程; 定量研究;新生代

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20. 基于三维激光扫描仪的青藏铁路风沙工程效益评价
张克存, 安志山, 屈建军, 庞营军
地球科学进展    2014, 29 (10): 1197-1203.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2014.10.1197
摘要576)   HTML1)    PDF (2934KB)(394)    收藏

三维激光扫描技术是近年来发展起来的新型空间信息测量技术。将三维激光扫描技术应用于青藏铁路沿线风沙工程防护体系的效益评价中,通过对铁路沿线典型防沙措施积沙形态特征、断面蚀积廓线以及蚀积量的精确测量发现:砾石方格内垂直铁路方向易形成稳定凹曲面,且方格两侧沙埂处积沙较多,中心部位积沙较少,固沙效果显著。阻沙栅栏有效防护距离为栅栏高度的12倍,单位宽度拦截沙量高达14.93 m3,设置防护体系时,阻沙栅栏间隔应保持其高度的9~12倍。研究结论为青藏铁路沿线风沙综合防护体系的措施选择、结构优化和合理布局提供技术支撑。

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21. 青藏高原水文模拟的现状及未来
王磊, 李秀萍, 周璟, 刘文彬, 阳坤
地球科学进展    2014, 29 (6): 674-682.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2014.06.0674
摘要701)   HTML3)    PDF (2047KB)(901)    收藏

介绍了青藏高原水文模拟的研究现状和发展趋势。水文模拟是研究水文过程的主要手段,可为流域水资源管理及防灾减灾提供理论和决策支持。国际上第一代水文模型为“集总式”,第二代水文模型为“分布式”,但它们大都以描述降水—产流的水分输移为主(“水圈”),未仔细考虑陆—气水热交换中植被的调节作用(“生物圈—大气圈”)。近10年来,在气候变化的背景下,随着大气科学以及生态学的蓬勃发展,分布式水文模型开始描述生物圈—大气圈相互作用;[JP2]通过改进陆—气间的水热交换过程以及植被的生理过程,实现了对流域水圈—生物圈—大气圈的综合模拟。然而,针对显著受冰冻圈过程影响的青藏高原,需要深入研究冰冻圈与其他圈层(水圈/生物圈/大气圈)的相互作用机理,并实现其在水文模拟中的参数化,以提升区域水资源和水灾害的预测能力。

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22. 青藏铁路旱桥桥面遮阳对桥下及周边冻土太阳辐射影响
夏利江, 周国庆, 刘宇翼, 王涛, 阴琪翔
地球科学进展    2014, 29 (3): 380-387.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2014.03.0380
摘要771)   HTML0)    PDF (7058KB)(1140)    收藏

通过分析太阳辐射强度和旱桥桥面影子轨迹随时间的变化规律,建立时间、太阳辐射强度、太阳位置和影子轨迹关系的数学模型,并利用该模型对旱桥桥面遮阳效应进行研究。提出直射率概念表示周边冻土获得的太阳直接辐射能量的比例。研究发现旱桥的高度、走向、桥面宽度等因素对桥下及周边范围冻土的太阳直射率影响很大。随着旱桥高度的增加,桥面遮阳影响范围增大,遮阳中心直射率增大;随着旱桥宽度的增加,桥下及周边冻土的直射率降低;东西走向的旱桥桥下及周边冻土表面直射率非对称性最为明显。旱桥桥面的遮阳可以有效减少桥下及周边冻土的太阳辐射热量,同时也会引起桩基周边冻土表面非均匀太阳辐射受热,这种太阳辐射的非均匀性不可忽视,在旱桥长期稳定性分析中应予以考虑。

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23. 青藏高原气候系统变化及其对东亚区域的影响与机制研究进展
马耀明, 胡泽勇, 田立德, 张凡, 段安民, 阳坤, 张镱锂, 杨永平
地球科学进展    2014, 29 (2): 207-215.   DOI: 1001-8166(2014)02-0207-09
摘要1192)   HTML10)    PDF (7737KB)(1129)    收藏

青藏高原地区特殊的大气圈、水圈、冰冻圈、生物圈等多圈层相互作用过程及其变化,不仅对青藏高原及其周边地区的气候格局和变化有重要影响,而且对东亚、北半球乃至全球的环流形势和异常产生深远影响。为此,全球变化研究重大科学研究计划于2010年9月启动了#cod#x0201c;青藏高原气候系统变化及其对东亚区域的影响与机制研究#cod#x0201d;项目,旨在开展青藏高原环境、地表过程、生态系统对全球变化的响应及其对周边地区人类生存环境影响的综合交叉研究,以揭示青藏高原气候系统变化及其对东亚区域的影响机制,提出前瞻性的应对气候变化与异常的策略,减少其导致的区域自然灾害的损失。项目实施近3年来,开展了青藏高原首次#cod#x0201c;星#cod#x02014;机#cod#x02014;地#cod#x0201d;综合立体协同观测试验和大规模地气相互作用综合观测试验。在遥感结合地面观测估算青藏高原地表特征参数和能量通量方法,高原地区上对流层和下平流层结构,高原季风与东亚季风和南亚季风之间的内在联系,中国及青藏高原地区太阳辐射和风速的年代际变化趋势,青藏高原春季感热源减弱及其对亚洲夏季风和中国东部降水的影响,以及极高海拔地区土地覆被格局等方面取得了一些突出进展。

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24. 青藏高原东南缘丽江玉龙雪山气候变化特征及其对冰川变化的影响
辛惠娟, 何元庆, 张涛, 牛贺文, 杜建括
地球科学进展    2013, 28 (11): 1257-1268.  
摘要679)   HTML0)    PDF (2705KB)(743)    收藏
通过线性倾向估计、MannKendall突变检验、小波变换等方法,系统分析了青藏高原东南缘丽江玉龙雪山地区气候的变化趋势、突变和周期特征,在此基础上探讨了玉龙雪山白水1号冰川进退与该地区气候变化之间的关系。结果表明:①1951—2011年丽江气温、降水变化倾向分别为0.15℃/10 a和9.0 mm/10 a;年气温在1998年前后存在显著突变,年降水量突变不明显;干季气温与年气温主要表现为10~15 a的周期,湿季降水与年降水存在1个准10 a的变化周期。②1998年之前白水1号冰川末端进退受气温与降水共同控制,1998年之后则主要受控于气温;冷季缩短、气温增加是玉龙雪山东坡不同海拔高度气温变化的主要特征,其中冰川区增温值最大在2.2~2.5 ℃之间,冰川加速消融。
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25. “地幔过渡带界面起伏3-D重建及其在青藏高原动力学研究中的应用”研究成果介绍
于晟,宋长青
地球科学进展    2013, 28 (10): 1173-1174.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2013.10.1173
摘要544)   HTML2)    PDF (914KB)(722)    收藏
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26. 青藏公路沿线热喀斯特湖分布特征及其热效应研究
牛富俊,董晟,林战举,鲁嘉濠,罗京
地球科学进展    2013, 28 (6): 695-702.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2013.06.0695
摘要1245)      PDF (3861KB)(1176)    收藏

热喀斯特湖的出现和发育是多年冻土变暖的指示器,研究热喀斯特湖发育及其热效应是应对青藏高原气候变化和人类活动诱发冻土灾害的基础工作。基于SPOT5卫星影像资料,在ArcGIS平台下解译遥感影像,获取了青藏公路沿线楚玛尔河至风火山段热喀斯特湖的数量和分布特征,这些热喀斯特湖以楚玛尔河高平原和北麓河盆地为主要分布区,且80%发育于高含冰量多年冻土区。热喀斯特湖通过竖向和侧向2种传热方式影响多年冻土,竖向传热会造成其下部多年冻土融穿,侧向传热会造成湖岸多年冻土增温,扩大热影响范围。通过北麓河地区一典型热喀斯特湖的数值计算,湖全年都在向湖岸放热。当热喀斯特湖离路基较近,将会对公路产生潜在或者直接的危害,其侧向热侵蚀往往会导致冻土路基温度升高,诱发路基病害。

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27. 青藏高原重大冻土工程的基础研究
马巍,牛富俊,穆彦虎
地球科学进展    DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2012.11.1185
28. 青藏高原科研文献地理信息空间分析研究
王雪梅,李 新,马明国,张志强
地球科学进展    DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2012.11.1288
29. 青海东部土壤及生物体中硒的地球化学特征
马 强,姬丙艳,张亚峰,任文恺,代 璐,黄秉雄
地球科学进展    DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2012.10.1148
30. 青藏高原东北部共和盆地风成沉积地球
刘冰,靳鹤龄,孙忠,苏志珠,张彩霞
地球科学进展    2012, 27 (7): 788-799.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2012.07.0788
摘要1019)      PDF (2076KB)(522)    收藏

通过对共和盆地东部风成沉积的地球化学分析,并结合14C和OSL年代,重建了区域末次盛冰期以来气候变化过程。21 ka BP之前气候寒冷偏湿,21~15.82 ka BP 为末次盛冰期(Last Glacial Maximum,LGM),气候极为寒冷干燥;15.82~9.5 ka BP 气候转暖且偏干,其中14.5~13.6 ka BP 和11.9~9.5 ka BP 气候明显冷干,分别为老仙女木时期(Oldest Dryas,OD)和新仙女木时期(Younger Dryas,YD),而15.82~14.5 ka BP和13.6~11.9 ka BP (Bølling-Allerød暖期, B/A)相对温暖;9.5~7.2 ka BP 暖湿程度明显提高,7.2~5.1 ka BP 气候波动频繁,相对冷干和相对暖湿多次更替。5.1~2.7 ka BP 暖湿程度基本稳定,之后气候趋于寒冷但湿度明显较大。这些气候变化过程与青藏高原大量的古气候信息记录具有良好的一致性,表明共和盆地气候变化与青藏高原气候变化的高度一致性。

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31. 喜马拉雅北部地区春季大气特征及日变化分析
刘新,刘晓汝,马耀明,李伟平
地球科学进展    2010, 25 (8): 836-843.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2010.08.0836
摘要1662)      PDF (76037KB)(850)    收藏

利用珠峰北部地区的观测资料和AIRS卫星遥感资料,分析了喜马拉雅北部地区的大气日变化及其垂直结构。结果发现喜马拉雅北部地区气温日变化具有明显的单峰单谷型特征,一天气温最高值出现在18:00左右,最低值出现在早上7:00~9:00。风速的日变化呈现单峰型特征。气压的平均日变化呈双峰双谷型分布特征,气压极大值出现在2:00和12:00,气压极小值出现在6:00和19:00时,其中19:00出现气压最小值。感热通量、潜热通量的平均日变化和气温日变化具有一致性,春季感热通量大于潜热通量。净辐射通量的日变化特征是单峰型特征,每日最大值出现的时间比感热通量及潜热通量的最大值出现的时间早2个小时。引起高原地区日变化剧烈有2个主要原因:一是高原地区大气柱的质量较小,对太阳辐射的削弱较小,且相同的辐射加热和冷却可使较少大气产生较大温度变化;二是高原地区是大气云光学厚度较小的区域,由此可使地面在日间接受较强烈的太阳短波辐射而增温较大,在夜间又接受较小的大气长波逆辐射而降温较大。

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32. 青藏铁路沿线砾石方格固沙机理风洞模拟研究
张克存,屈建军,牛清河,张伟民,韩庆杰
地球科学进展    2010, 25 (3): 284-289.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2010.03.0284
摘要2034)      PDF (1810KB)(1508)    收藏

 通过对青藏铁路沿线砾石方格内风速特征、固沙效率的风洞模拟实验研究发现,当气流运行至砾石方格前缘,水平风速迅速降低,砾石方格对风速的削弱作用非常显著,达到50%左右。气流在沿砾石方格向下风向移动过程中,水平梯度风速逐渐减小,但其减小幅度比较缓慢。砾石方格中风速随高度的分布遵循对数规律,各方格间风速变化趋势相对稳定。砾石方格地表粗糙度在5.2cm左右,摩阻速度为2.4 cm/s。砾石方格中固沙量随着进口风速的增加而增加,在相同风速下,固沙量随离沙源距离的增加呈指数关系递减。

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33. 青藏高原能量与水循环国际合作研究的进展与展望
马耀明,姚檀栋,胡泽勇,王介民
地球科学进展    2009, 24 (11): 1280-1284.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2009.11.1280
摘要1355)      PDF (1395KB)(633)    收藏

青藏高原能量与水循环过程对我国、东亚乃至全球的天气和气候系统都有着非常重要的作用。1996年以来,在国家自然科学基金委员会、中国科学院、中国气象局等相关部门和日本政府的大力支持下,我们针对青藏高原能量和水循环过程的重要性,成功地开展了青藏高原尺度和藏北地区中尺度的“全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验研究”(GAME/Tibet)项目和“全球协调加强观测计划之亚澳季风青藏高原试验研究”(CAMP/Tibet)项目近10余年的连续观测,取得了以往高原试验从未有过的大量极其珍贵的综合观测资料。而且在利用试验资料分析、卫星遥感及数值模拟等手段研究青藏高原能量与水循环方面取得大量的阶段性成果。介绍了青藏高原能量与水循环的研究进展及国际合作在项目执行过程中所起到的作用,同时介绍国际合作在吸纳境外研究资源及培养青年科技人才中所起的作用。最后提出了国际合作中存在的问题,并给出了相关的建议。

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34. 数据同化算法在青藏高原高寒生态系统能量—水分平衡分析中的应用
周剑,根绪,李新,杨永民,潘小多
地球科学进展    2008, 23 (9): 965-973.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2008.09.0965
摘要2177)      PDF (1962KB)(1310)    收藏

位于青藏高原腹地的多年冻土地带,其冻融过程中的土壤含水量和土壤冻结深度的变化对气候强烈响应并产生显著的陆面能—水平衡变化,进而又对全球气候产生较大的反馈作用。为了能准确模拟这种变化,选取青藏高原多年冻土分布区的风火山左冒孔流域(长江源)进行了相关的野外数据采集和试验,以考虑土壤冻融影响的水—热耦合陆面过程模型——SHAW为动力学约束框架,验证集合卡尔曼滤波算法在改进模型对土壤冻融过程中土壤水分和冻土深度的计算效果。基于试验点的数据同化计算结果表明:数据同化方法可以融合观测信息显著提高水—热耦合模型对土壤冻融过程中状态变量(土壤水分和冻深)的模拟,并进而改善模型对其它相关能量—水分变量的计算,为在高寒冻土地区利用多源信息进行融合监测提供了理论依据。

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35. 近21年青藏高原植被覆盖变化规律
梁四海,陈江,金晓媚,万力,龚斌
地球科学进展    2007, 22 (1): 33-40.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2007.01.0033
摘要2574)      PDF (456KB)(3893)    收藏

利用GIMMSNDVI遥感数据和GIS技术,结合多种统计、计算方法,定量分析了1982—2002年青藏高原植被覆盖随时间和空间的变化规律,评定了植被变化的自然和人类的影响。结果表明,21年来,青藏高原植被覆盖呈总体增加的变化趋势,平均增长率为3 961.9 km2/年,仅局部出现退化现象,人类对高原植被覆盖未造成破坏性影响。1982—1991年,高原植被呈现良好增加趋势,增加幅度从东部南部向西部北部逐渐减弱,表明由东南向西北逐步减弱的有利气候条件具有经向和纬向的变化规律。1992—2002年,高原中部和西北地区植被呈现退化趋势,强烈退化的地区集中在长江、黄河、澜沧江和怒江的源头地区,显示了高原中部和西北地区的气候条件向不利于植被生长方向转变,高原中部和西北地区植被是响应气候变化的最敏感区。高原植被变化具有7年、3.5年两个显著周期,均为温度所致,表现对温度的变化敏感性。21年期间,高原的8种主要植被类型中有7种类型表现为波动上升的趋势,且寒区旱区植被表现出脆弱性和难恢复性。

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36. 青藏高原复杂地表能量通量研究
马耀明,姚檀栋,王介民,胡泽勇,石川裕彦,马伟强,M.Menenti,苏中波
地球科学进展    2006, 21 (12): 1215-1223.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2006.12.1215
摘要2818)      PDF (304KB)(1921)    收藏

“全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验研究”(GAME/Tibet)和“全球协调加强观测计划(CEOP)亚澳季风之青藏高原试验研究”(CAMP/Tibet)的加强期观测和长期观测已经进行了9年多,并且已取得了大量的珍贵资料。首先介绍了GAME/Tibet 和CAMP/Tibet 试验的情况,并利用观测资料给出了局地能量分布(日变化和月际变化)特征。复杂地表区域能量通量研究是青藏高原地气相互作用研究中的重中之重。卫星遥感的应用成为解决这一问题,即实现GAME/Tibet和CAMP/Tibet试验主要初衷的必不可少的手段。利用卫星遥感观测(Landsat-7 ETM)资料结合地面观测的方法,计算得到了相关地区非均匀地表区域上的地表温度、地表反射率、标准化差值植被指数(NDVI)、校准的调整土壤植被指数(MSAVI)、植被覆盖度和叶面指数(LAI)及能量平衡各分量(净辐射通量、土壤热通量、感热和潜热通量)的分布图像,所得结果基本可信。为了得到整个青藏高原复杂地表的热通量分布,中国科学院青藏高原研究所正在与其他研究单位一起建立青藏高原地表和大气过程监测系统(MORP)。最后介绍了该监测计划和已建立的3个综合观测研究站及如何利用建立的台站把站点观测的热通量推广到整个青藏高原的途径。

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37. 青藏高原地区能量水分循环:地表能量平衡和湍流热通量
苏中波,张廷,马耀明,贾立,文军
地球科学进展    2006, 21 (12): 1224-1236.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2006.12.1224
摘要2560)      PDF (444KB)(1312)    收藏

文章给出了青藏高原能量水分循环研究的概况和总结,着重估计了能量平衡各分项和湍流热通量等。在能量平衡的计算基础上,尽管能量不平衡的原因解释仍有争论并且没有解决,但我们揭示了GAME/Tibet试验观测资料中能量不平衡现象。我们发现估算的潜热通量比实际观测的要高许多。然而,根据能量平衡假设的计算结果和SEBS的估算一致性很好。在此基础上可以归纳出差异主要由GAME/Tibet试验观测资料中能量不平衡引起,潜热通量的实际观测可能偏小。

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38. SHARE-Asia自动气象站网络:喜马拉雅山—喀喇昆仑山地区气候研究的一个必要组成部分
E. Vuillermoz,L. Bertolani,C. Smiraglia,GP. Verza,G. Tartari,A. Marinoni
地球科学进展    2006, 21 (12): 1244-1253.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2006.12.1244
摘要2088)      PDF (380KB)(1153)    收藏

    Ev-K2-CNR SHARE-Asia计划的目标就是建立一个沿喜马拉雅山—喀喇昆仑山脉的监测网络,为气象学和气候研究提供参数,特别是为季风变化、大气化学、冰川学、高海拔湖沼学和古湖沼学等研究,同时也为准确地确定地球表面坐标。SHARE-Asia 计划的一个特殊的目的是发展一套完整的测量系统,以满足不断进步的环境与地球科学;促进当地的技术升级和建设的能力。
    就像WMO-CEOP 和UNEP-ABC一样,SHARE-Asia 气象—气候及大气化学观测站已经成为重要的国际科学计划的一部分。

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39. 利用MODIS fAPAR傅立叶时间序列分析研究植被光合作用活动对净辐射和降雨的响应:青藏高原个例研究
贾立,M.Menenti
地球科学进展    2006, 21 (12): 1254-1259.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2006.12.1254
摘要2548)      PDF (174KB)(1229)    收藏

气候变化对植被动力学有非常大的影响。为了定量描述气候变化对植被的影响,文章利用MODIS fAPAR 数据和NCEP 的净辐射和降雨再分析数据对青藏高原地区气候变化对植被的影响进行了时间序列分析。研究所用的数据时间跨度为2000年至2005年。首先利用NCEP 再分析数据建立了干旱度因子的时间序列,为了与MODIS fAPAR 具有相同的时间采样间隔,由NCEP的日净辐射和日降雨量得到每8天的平均净辐射和8日降雨的和。根据一定时间间隔的净辐射与降雨量的比可以用来衡量相对于可利用水分的剩余能量,因此该比值也是干旱灾害的度量。其次,对MODIS fAPAR 的傅立叶时间序列分析提供了两个植被光合作用对干旱相应的因子,即fAPAR的年平均值及其年振幅值。在时间和空间尺度上对植被光合作用活动与干旱指数之间的关系进行了定量分析。对湿年和干年之间的响应差异进行了比较。研究表明较干地区对气候变化的响应最为显著。分析应该扩展到更长的时间跨度以便更加有效地在时间和空间尺度上评估气候变化对植被动力学的影响。

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40. 利用步长模拟对青藏高原涡度方差测量法的质量评价
S.Metzger,马耀明,T.Markkanen,M.Gckede,李茂善,T.Foken
地球科学进展    2006, 21 (12): 1260-1267.   DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2006.12.1260
摘要2403)      PDF (184KB)(1369)    收藏

利用痕迹模拟方法对青藏高原两处地方涡度方差的测量数据进行了质量分析,揭示了其空间和时间结构。分析表明高达1/3的测量没有达到必要的数据正确假设。尽管这样对潜热、CO2、动量通量的测量基本通过测试,可以适用于基础研究,但是经常发现特定的风矢量违背基本假设条件。感热通量的测量允许使用不间断的连续测量法,然而由于局地地形的影响少量评估指数未能合理解释,但能够指示出组织结构及用于导出边界层中尺度流体模型假说。

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