祁连山及河西走廊潜在蒸发量的时空变化

利用20个气象站1960-2006年的逐日气象资料,应用FAO Penman-Monteith模型,分析了祁连山及河西走廊潜在蒸发量的变化趋势,并在ArcGIS环境下通过Spline插值法分析了潜在蒸发量变化的空间分异,此外运用多元回归分析法对影响潜在蒸发量变化的主导因素进行了探讨。结果表明:祁连山及河西走廊的年潜在蒸发量在20世纪80年代之前偏高,之后偏低,在1967年之前呈减小趋势,之后呈增加趋势,1974年之后又呈减小趋势,1993年之后又呈增加趋势;年潜在蒸发量的年际变化率为-1.67mm,表明潜在蒸发量总体上呈减小趋势;从季节来看,秋季的潜在蒸发量呈增加趋势,其它季节呈减小趋势,其中春季的减小幅度最大;风速是影响潜在蒸发量变化的主导因素,影响秋季潜在蒸发量变化的主导因素是气温。     

“蒸发悖论”在黑河流域的探讨

利用黑河流域12个气象站点1960-2010年的气象资料,运用FAO Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,采用旋转经验正交函数、Mann-Kendall检验等方法系统分析了过去51 a间潜在蒸散量及气温的变化趋势,重点对"蒸发悖论"在黑河流域的规律进行分析.结果表明:根据潜在蒸散量的旋转经验正交函数分区结果,黑河流域可以划分为4个子区."蒸发悖论"仅于1960-1993年存在于黑河流域河西走廊区(Ⅱ区、Ⅲ区);其它各区无"蒸发悖论".1994-2010年由于潜在蒸散量的显著上升,河西走廊区"蒸发悖论"消失.1993年是黑河流域潜在蒸散量变化趋势的一个转折点,1994-2010年黑河流域的潜在蒸散量表现为统计显著的上升趋势.风速的变化是影响黑河流域河西走廊区"蒸发悖论"出现和消失的重要因素.     

河西走廊地区路基阴阳坡效应及合理高度分析

河西走廊是丝绸之路的咽喉,区域内季节冻土路基的稳定性对亚欧大陆运输通道有重要影响。以张掖地区季节冻土路基为例,基于传热学及弹塑性变形理论探讨了路基在阴阳坡效应下的地温和变形分布;通过比较路基最大冻结深度到地下水位的距离与毛细水最大上升高度,得到河西走廊地区路基合理高度的确定方法及拟合公式,来表示其与地下水位以及年平均气温的相互关系。结果表明：张掖地区路基阴阳坡效应明显,阴坡冻结时间比阳坡长2个月;1月阴阳坡的温差最大,达到3℃;2月,路基的竖向最大位移达到26 mm,横向位移差达到6 mm;路基合理高度随年平均气温的升高而逐渐降低,随地下水位的增加而逐渐变大,其随年平均气温的变化幅度小于地下水。该研究可定性分析路基合理高度与年平均气温、地下水位的关系,为河西走廊地区定量计算路基高度提供理论参考。     

青藏铁路沿线的大风特征及风压研究

选取青藏高原及周边66个气象站资料, 分析了青藏高原及青藏铁路沿线1971-2000年大风日数的空间分布特征及建站以来大风和风向特征, 计算了百年一遇的最大风速和风压. 分析发现: 青藏高原大风日数主要集中在青藏铁路沿线地区, 年际和年代际变化明显; 铁路沿线极端最大风速和历年平均最大风速都出现在铁路中部的托托河, 风向多为偏西风; 铁路沿线50 a、 100 a一遇的10 min平均最大风速和风压都出现在安多地区. 以新疆达扳城为参考站, 推算出青藏铁路沿线各站的列车停驶临界风速. 为确保列车运营安全, 建议在昆仑山口至错那湖间的高山地段风口和列车转弯处建造防风设施.     

气候变化对河西内陆干旱区出山径流的影响

根据祁连山区与河西走廊平原区有关水文气象台站的降水、气温和径流观测资料，分析了该区域近50a来气候变化的特征及其与全球气候变暖的关系。出山径流对气候变化的响应以及未来的变化趋势，结果表明，河西内陆干旱区的山区和走廊平原区近几十年来气温变化总的呈上升趋势，与全球增温存在着某种种度的一致性。但山区气温的变化幅度一般大于走廊平原区，其中祁连山中段温度升幅为最大。全球增温对河西内陆干旱区气候与出山径流的影响有着明显的地域性差异，受此影响影响，河西祁连山东部地区出山径流呈明显的下降趋势，中部地区出山径流的增加趋势不是十分明显，西部出山径流在山区降水量与气温同时上升的情况下，呈明显的上升趋势。     

河西走廊地区地质环境容量的分析与评价

讨论了影响河西走廊地区可持续发展的主要因素如人口、土地资源、水资源和土地荒漠化等的概况和特征。认为河西走廊的地质环境容量主要包括3个子系统,即：农业资源子系统(土地资源和水资源)、人类活动子系统和地质灾害子系统(土地荒漠化)。选择人口密度、可利用水资源、适宜农田面积和现有荒漠化土地面积作为地质环境容量的4个分量,对河西走廊各环境地质单元进行综合分析和地质环境容量的比较。     

祁连山东段宁缠河1号冰川和水管河4号冰川表面运动速度研究

祁连山东段冷龙岭北坡冰川融水是河西走廊重要的水源补给,然而却少有现代冰川运动观测资料. 通过在该区域宁缠河1号和水管河4号冰川布设花杆,观测了冰川表面的运动速度. 结果表明：2010-2012年,面积较大的水管河4号冰川表面年平均运动速度(5.2 m·a^-1)要高于面积相对较小的宁缠河1号冰川(2.8 m·a^-1). 水管河4号冰川最大运动速度出现在花杆观测区域的最上部(接近物质平衡线),宁缠河1号冰川最大运动速度出现在坡度较大的区域,说明冰川最大运动速度通常出现在平衡线附近,但还要考虑坡度等地形因素的影响. 较之早期的观测资料,水管河4号和其他中国西部地区冰川的运动速度呈现出减缓趋势,可能是物质平衡持续亏损导致冰川厚度变薄的直接结果.     

1961 - 2018年河西走廊寒潮频次时空变化特征及其环流影响因素研究

寒潮是我国北方地区冬、 春、 秋季节常见气象灾害之一, 产生的危害严重影响社会经济发展和人们生产生活。河西走廊生态环境脆弱且处于寒潮影响的重要区域, 揭示河西走廊寒潮频次时空变化特征可以为农牧业防灾减灾提供参考。基于1961 - 2018年河西走廊12个气象站逐日最低气温数据, 采用数据统计和空间可视化表达方法, 分析近60 a河西走廊寒潮频次时空变化特征, 并探讨北极涛动（AO）异常与寒潮频次的响应关系。结果表明： 从时间上看, 河西走廊的寒潮主要发生在10月至4月, 其中11月、 12月、 4月为寒潮高发时期, 近60 a河西走廊寒潮频次呈现出下降的趋势, 其中在20世纪80年代出现明显的低值, 下降趋势在季节上表现为秋季>春季>冬季; 河西走廊寒潮发生频次具有显著的空间差异, 其中西部地区最多, 东部地区居中, 中部地区最少; 北极涛动（AO）强弱与河西走廊寒潮频次变化具有时空响应关系, 当AO处于负相位时, 河西走廊各气象站寒潮发生频次较多, 并且在河西走廊东部和西部表现的较为明显。     

玉门垦区地下水动态变化及对农业生产的影响

玉门垦区为我省最大的农垦区。位于河西走廊的西部,海拔高度为1280～1428米,在水文地质区域上,属中昌马冲积——洪积扇的一部分。垦区所辖饮马农场、黄花农场土地总面积65.52万亩,播种面积9.5万亩。地面坡降为0.22～0.5％,地形平缓低凹,     

青藏高原微地形对极值风速的影响及其参数化模拟方法研究

利用青藏高原铁路沿线1961-2006年7个气象台站和2003年9月-2004年9月7个野外观测点风资料, 结合地理信息系统分析了青藏高原腹地微地形对极值风速的影响. 通过地形因子的参数化处理, 建立了极值风速随海拔和地形参数变化的拟合模型以精确推算复杂地形的极值风速, 并利用临时观测点风资料对其进行了检验. 结果表明, 利用地理信息系统和地形参数化处理方法研究青藏高原微地形对极值风速的影响具有可操作性.     

The processes and mechanisms of severe sandstorm development in the eastern Hexi Corridor China,during the Last Glacial period

Dust transported by sandstorms has been an important feedback in climate change in the past, and its environmental effects are predicted to have a great impact on future global climatic change. Investigating the grain-size classes and the standard deviations of the modern sandstorm samples, and the samples in the Shagou section (situated in the eastern Hexi Corridor), lead us to suggest that the sand fraction within the range of 275.4–550 μm in this section can be used as a sensitive indicator of severe sandstorms. We selected the size range in the L1 stratum of the Shagou loess section as indicative of temporal changes in sandstorm intensity in the eastern Hexi Corridor and found that during the Last Glacial period, severe sandstorms in the eastern Hexi Corridor occurred with high frequency during these periods: I (70–54 ka B.P.), II (51–48 ka B.P.), III (45–42 ka B.P.), IV (38–33 ka B.P.), V (31–28 ka B.P.) and VI (26–12 ka B.P.) In general, the frequency and intensity of dust storms in the early (MIS 4) and late (MIS 2) periods were both high but they were reduced in the middle period (MIS 3). The primary factors controlling severe sandstorms are hydrology and wind power, followed by the expansion of the source extent. Reduced precipitation caused the source region of sandstorms to expand; in addition, wind speeds also increased at this time. These factors may have directly contributed to the abundance of severe sandstorms. Based on the grain size from a loess section (the Shagou section) in the eastern Hexi Corridor, we propose an evolutionary sequence of the severe sandstorms during the Last Glacial period. This sequence is consistent with the dust records in the Arctic, the Antarctic and low-latitude (the central equatorial Pacific) areas. Thus globally synchronous periods of high dust activity occurred in the Last Glacial period. The strong winds proposed here provide a potential explanation for the global consistency of dust flux changes during the Last Glacial period.     

基于模糊物元的城市化生态预警模型及应用

根据模糊物元理论建立了城市化的生态预警模型,将警报级别分为无警、轻警、中警、重警和巨警5级,并从资源预警、生态预警和环境预警3个方面构建河西走廊城市化进程中的生态环境预警指标体系,设立了预警参照标准与预警界限、警灯、警度,对河西走廊进行了实证分析。结果发现,河西走廊及五大地市按照预警指数从大到小的顺序依次为：张掖市、武威市、金昌市、河西走廊、嘉峪关市和酒泉市。其中,河西走廊的生态用水比重、植被覆盖率、人均环境保护费用和万元产值工业SO2排放量的景气指数最高,处于重警状态;城市工业用地定额、城市居住用地定额、万元产值工业废水排放量和万元产值工业粉尘排放量的景气指数最低,均处于轻警状态;其它指标均处于中警状态。可见,相对于土地资源和环境污染因素而言,水资源和生态条件已经对河西走廊的城市化产生了较强的束缚作用。     

近50 a塔里木河流域生长季大风日数变化特征及对特色林果业的影响

大风是塔里木河流域特色林果业的主要气象灾害. 在对塔里木河流域44个气象站大风资料进行质量控制基础上, 统计分析了1960-2011年作物生长季节(3-10月)月大风日数. 结果表明: 近50 a来塔里木河流域生长季节内各月大风日数的长期变化具有显著的递减趋势, 递减速度为0.8~2.6 d·(10a)^-1, 趋势系数为-0.37~-0.8, 通过了95％的秩检验; 但二次和三次系数为正, 反映出生长季节大风日数近期呈现回升的趋势. 周期分析发现, 生长季节大风日数存在11~15 a左右的中期振荡, 5~8 a的短周期振荡, 以及5 a以下的小扰动. 虽然从更高的20 a频域尺度看, 20世纪80年代中期之后是大风的少发时期, 但从15~16 a周期上看, 生长季节大风日数亦开始有回升的趋势. 尤其是在春末及夏秋(4-9月)塔里木河流域特色林果业的关键生长时期, 大风日数占整个生长期(3-10月)的89%. 虽然, 近10 a平均每年大风日数只有20世纪60年代的一半, 但每年平均也有7 d之多, 并没有脱离大风的威胁, 而且近期大风日数还有回升的趋势. 因此, 春末及夏秋(4-9月)是塔里木河流域特色林果业的重点防风时期. 从空间分布上看, 南疆东部平均每年大风日数1~2 d, 是塔里木河流域生长季节防风重点地区.     

新疆开都河流域季节性冻土特征的控制和影响因子分析

全球变暖使季节性冻土范围逐渐缩小,而季节性冻土对春季径流,尤其是春季洪峰的影响使得该方面的研究更为重要。为了分析季节性冻土广泛分布的山区不同海拔高度条件下季节性冻土发育和融化期影响因子的差异,采用通径分析方法对开都河流域不同海拔高度季节性冻土最大冻结深度和解冻日数的影响因子进行了分析。结果表明,不同海拔高度这两者的影响因子差异不大,但其控制因子存在差异。季节性冻土最大冻结深度的控制因子由低海拔处的负积温和最大积雪深度转为中高海拔处的平均相对湿度;解冻日数的控制因子由低海拔处的平均风速和最大冻结深度转变为高海拔处的平均相对湿度。该差异主要由不同海拔高度的地理位置和局地气候条件等决定。     

祁连山老虎沟冰川积累区风速、风向变化特征研究

基于2008年11月-2009年10月祁连山老虎沟12号冰川积累区的风速、风向观测资料, 分析了年内季节和日变化特征. 结果表明: 全年日平均风速波动较大, 介于1～8.8 m·s^-1. 日均值以冬季最大, 春, 秋季次之, 夏季最小, 分别为5.1 m·s^-1, 3.4 m·s^-1, 3.7 m·s^-1, 2.6 m·s^-1, 表现出典型的"高山型"风速特征. 秋, 冬季节, 无论昼夜, 以偏南风为主, 风速始终保持在较为稳定的高值状态, 属于典型的冰川风; 春, 夏季节, 冰川风场依旧强劲, 而且伴有山谷风出现. 受山系-河谷地形及雪冰下垫面的共同作用, 春, 夏, 秋三季表现出一定的偏东风, 柴达木低压可能对此也有贡献.     

祁连山北缘—河西走廊地区大地形变与地震的关系

河西走廊—祁连山北缘地区地处青藏高原北缘,受印度板块与欧亚板块中生代末—新生代早期的碰撞及持续至今的向北推挤作用的远程效应的影响,该地区是现今的地壳活动地区,其中地壳形变是最主要的表现形式。地壳形变监测显示,隆起区垂直位移速率最大可达15mm/a,沉降区最大位移速率为-15mm/a。祁连山和河西走廊的相对隆升变化与该区地震具有密切的关系,河西走廊相对下降、祁连山相对隆升的后期是地震多发时期,河西走廊相对隆升、祁连山相对下降的后期是地震少发时期,这与该区处于挤压体制下的区域构造背景密切相关。GPS水平位移监测显示,河西走廊—祁连山北缘地区全区都一致向东位移,且位移速率非常大,大者大于10mm/a;位移速率具有南部大于北部、东部大于西部的特点,水平位移速率变化与现代活动断裂具有非常密切的关系,并以主要断裂构造为区带的边界;水平位移速率矢量与2002年玉门地震的震源机制解所显示的沿地震破裂面发生的滑动方向非常一致。     

Environmental degradation in the Hexi Corridor region of China over the last 50 years and comprehensive mitigation and rehabilitation strategies

The regional hydrology and ecosystems of the Hexi Corridor region of northwestern China have changed over the last half century under the driving force of intense human activity and regional climate changes. Streamflow issuing from mountains in the eastern section of the Corridor by way of the Shiyang River has decreased significantly. Annual mountain outflow from the Heihe and Shule Rivers in the central and western portions of the Corridor, respectively, have tended to increase; however, their downstream discharge has decreased sharply. These lower reaches clearly display anthropogenic hydrological features. Water salinization and pollution have worsened. Presently, up to 208 km of river courses exhibit the poorest water pollution grades of IV and V. Overall, the forested area in the south Qilian Mountain region has decreased by 16.5% in the last 50 years, but has recently begun to show a gradual increase. However, natural desert forests in the northern portion of the Hexi Corridor have continued in a trend of degradation and rapid disappearance, with 3431 km² lost in Minqin and Ejin counties alone. Grasslands have been progressively degraded and their area decreased such that grasslands in the Hexi Corridor region only cover 46.86% of their former area. Desertification has been exacerbated and the grasslands' stock capacity reduced. In the Hexi Corridor region desertification has proceeded swiftly over the last 50 years, reaching, in the early 1980s, a maximum annual rate of 2.15% of total initial grassland area. However, from the late 1980s through the 1990s their desertification rate has dropped significantly. A unified watershed-scale plan for water use and management in different regions of the Hexi Corridor, considering water demands for economic development as well as ecosystem maintenance and remediation, must be implemented. The improved and ultimate sustainability of regional development for the Hexi Corridor is linked to following ecological criteria in exploiting land resources, and to systematically protect ecosystem function, allowing for sound ecosystem development.     

嘉峪关断裂晚第四纪新构造活动特征

嘉峪关活动断裂位于嘉峪关市, 是与河西走廊中3个斜向隆起之一的嘉峪关-文殊山隆起密切相关的活动断裂, 也是祁连山北缘-河西走廊活动断裂体系的组成部分。该断裂走向320°, 呈线状延伸; 断裂切错前白垩系、白垩系、新近系和上更新统; 在剖面上断裂表现为南西盘上升、北东盘下降, 平面上表现为明显的右行走滑运动。晚更新世晚期~全新世存在5期明显的新构造活动, 分别发生于距今稍大于4.3ka、稍大于12.9ka、20.0~23.2ka、35.5~45ka和稍大于58.1ka。断裂粘滑活动为主, 并具明显古地震特点。      

河西走廊带与澳大利亚的亲缘性——来自牛首山中寒武统碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素的证据

在河西走廊带东端牛首山地区中寒武统的沉积岩中开展碎屑锆石原位LA-ICP-MS U-Pb定年和Hf同位素研究。结果表明,所采样品U-Pb年龄谱存在3个峰值：0.6~0.8Ga（峰值为669Ma）、1.0~1.3Ga（峰值为1173Ma）、1.6~1.8Ga（峰值为1710Ma）,明显区别于河西走廊带寒武系之上地层中的碎屑锆石U-Pb年龄谱。碎屑锆石U-Pb年龄谱和Hf同位素特征表明,典型的格林威尔期的物质和峰值为1710Ma的碎屑物质可能源于澳大利亚西南部,与现有的古生物学和古地磁学研究结果相吻合;中奥陶世随着北祁连洋的进一步扩张及其古地理位置的变化,碎屑物质的源区也随之变化,河西走廊带开始出现0.8~1.0Ga晋宁期的碎屑物质;晚奥陶世后由于祁连山的造山隆起、剥蚀、风化,河西走廊带记录了该地区0.4~0.5Ga的碎屑物质。