宁夏夏季日数相关要素的变化特征及其对气候变暖的响应

采用1961—2010年宁夏逐日最高气温资料,分区域分析了夏季日数相关要素的变化特征及其对气候变暖的响应.结果表明,各区域夏季日数均有上升趋势,于1997—1998年发生突变,夏季日数上升速率为2.6~3.9 d/10 a,其中引黄灌区最大;日最高气温〉25℃的起始和终止日期分别有提前和推迟趋势,起始日期提前增加了春季发生霜冻的风险性,引黄灌区和南部山区分别有以起始日期显著提前和终止日期明显推迟为特征的延长趋势;中北部地区夏季日数的极端性趋势显著.各要素对气候变暖有不同程度的响应,响应趋势及显著性与各要素变化趋势基本一致;年平均气温每增加1℃,夏季日数增加9.5~11.1 d,南部山区增加最多;日最高气温〉25℃的终止日期对气候变暖最为敏感,其他要素突变时间均滞后于年平均气温的突变时间.     

河北省康保县气候特征及变化分析

利用康保县1960～2018年逐日气温、降水量资料以及1960～2016年逐日日照时数、风速资料,采用气候倾向率法和M-K突变检验法对康保县气候变化特征进行分析和研究。结果表明:康保县年平均气温呈显著上升趋势(P0.01),倾向率为0.383℃/10a,2月和3月升温最快,在1993年发生突变;降水量波动较大,倾向率为1.09mm/10a,变化不明显;年日照时数呈显著下降趋势(P0.01),倾向率为-41.4h/10a,其中第二季度和第四季度降低较为明显,在1998年发生突变;年平均风速显著下降趋势(P0.01),倾向率为-0.37m/(s·10a),其中除7、8两月外风速均在3.29m/s以上。     

1951—2017年丽江极端气温和降水事件的变化特征

为系统弄清丽江极端气温和降水事件的变化特征,基于丽江气象站1951—2017年逐日最高气温、最低气温和降水量资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall突变检验、滑动t检验和Morlet复小波的方法对16个极端气温指数和11个极端降水指数的变化趋势、突变和周期特征进行了分析.1)变化趋势分析表明:月最低气温极大值、月最低气温极小值、夏季日数、暖夜日数、暖昼日数、热日持续指数呈显著增加趋势,霜冻日数、冷夜日数、冷日持续指数、月平均日较差呈明显减少趋势,月最高气温极大值、热夜日数、作物生长期呈不显著增加趋势,月最高气温极小值、冷昼日数呈不显著减少趋势,冰封日数在研究期内均为0 d;极端降水指数日降水≥1 mm的降水日数呈显著减少趋势,特强降水量呈显著增加趋势,中雨日数、持续湿期、年总降水量、5日最大降水量均呈不显著减少趋势,大雨日数、强降水量、持续干期、1日最大降水量、降水强度均呈不显著增加趋势.2)突变检验分析表明:部分极端气温指数和降水指数的突变年份显著,大部分指数的显著突变年份集中在20世纪80年代至21世纪初,其余指数的显著突变年份在20世纪50至70年代,并且极端冷事件指数霜冻日数、冷夜日数和冷昼日数在显著突变年份后呈现减少趋势,而极端暖事件指数夏季日数、暖夜日数和暖昼日数在显著突变年份后呈现增加趋势,热夜日数在研究期内只有2015年为1 d,其余年份均为0 d.3)周期分析表明:极端气温指数除冰封日数外的15个指数存在2~6个准周期,介于3~56 a之间,存在1~3个主周期,介于10~56 a之间;11个极端降水指数存在4~6个准周期,介于4~56 a之间,存在1~3个主周期,介于12~56 a之间;部分极端气温指数或降水指数具有相同或相近的主周期.     

秦岭-黄淮平原交界带中东部近50 a气温变化特征分析

选取了交界带中东部1961—2006年的5个代表站点逐日气温资料,采用趋势系数、滑动平均等方法对年及各季气温变化特征进行诊断分析,并用Mann-Kendall对年平均气温时间序列可能的突变点进行了检测.结果表明,近50 a交界带中东部气温呈不显著上升趋势（0.086℃/10a）,其中长葛的气温倾向率为0.18℃/10a,是年平均气温倾向率的2倍.春、秋、冬3个季节的平均气温50年来呈上升趋势,冬季上升幅度较大,气温变化率为0.31℃/10a,明显高于春、秋2季的0.1℃/10 a和0.14℃/10 a,夏季的平均温度呈下降趋势,气温变化率为-0.22℃/10a.利用Mann-Kendall突变检验方法对年平均气温进行检验的结果显示,气温在1963年和1997年发生突变.     

图们江流域气温变化特征及成因研究

以图们江流域7个气象站1965— 2018年共54年的年平均气温数据为研究数据,运用EOF分析、滑动平均法、Mann - Kendall检验和气候倾向率等方法,从年际变化、年代际变化和突变等方面研究了图们江流域的气温时空变化特征.运用合成分析研究了气温对海洋环境的响应,并结合R/S分析预测了图们江流域的气温未来变化趋势.结果表明: 1965— 2018年图们江流域的气温出现多次冷暖波动,但整体呈上升的趋势; 流域内的升温率为0.261 ℃?10a^-1,该值与中国东部地区的升温率一致; 流域内气温发生突变的时间为1991年; 1998— 2018年出现气候变暖停滞现象,其中1998— 2012年呈降温趋势,这与联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)认定的“全球变暖间断期”一致; 流域内未来15～20 a的气候变化趋势与1965— 2018年的趋势相反,即存在降温趋势,但这仅是变暖大趋势下的短期扰动; 黄海和东海局部海域的海温下降以及海温周期变化是图们江流域的气候出现变暖停滞的主要成因.     

Study on the Change of Extreme Events of High-temperature and Heavy-Precipitation in Shanxi Province in Recent 48 Years

利用山西68个台站逐日最高气温、降水等资料,采用百分位值极端事件定义方法和Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法,研究山西1961-2008年极端高温和极端强降水事件的变化特征。结果表明：1961年以来,山西极端高温日数呈显著增加趋势,趋势为5.9 d/10 a,20世纪90年代中期以前变化趋势不明显,1997年以来增多趋势显著。与此同时,极端强降水事件趋于减少。极端高温事件在2001年发生了突变,2001年以后极端高温事件显著增多。极端高温日数有3～4 a,8～12 a及30 a的周期,极端强降水日数有准3 a,6～10 a及准16 a的周期。极端高温事件的增加与气候变暖有密切联系,Nino_3区海温、欧亚地区的纬向环流及西太平洋副热带高压（下称西太副高）对极端高温事件有很大影响,当Nino_3区海温偏高、纬向环流偏强、副高面积偏大、位置偏西时,容易导致极端高温日数偏多。极端强降水的发生则与东亚季风和Nino_3区海温有密切联系,当季风强盛、Nino_3区海温偏低时,往往引起极端强降水事件增多。     

郑州市1951—2011年降水及气温的变化特征分析

为了解郑州市近年来气温和降水的变化特征,利用1951—2011年气温和降水资料,采用线性倾向估计、5 a滑动平均趋势分析法、累积距平法、Mann-Kendall突变检测法、滑动t-检验和小波分析法,对郑州市气温和降水的变化趋势、相关性、突变性及周期性进行了分析.结果表明:61年来,郑州市气温和年降水总体均呈上升趋势,气温倾向率为0.258℃/(10 a),降水倾向率为2.77 mm/(10 a);春季、夏季的降水与气温的相关性较好;郑州市年均降水在1953年发生突变;年均气温在1993年和1997年发生2次突变;通过小波分析,年降水和年均气温在主周期方面有一定程度的吻合.     

多年冻土区抛石护坡路堤的阴阳坡差异分析

青藏铁路的走向为北北东——南南西,且穿过高原高海拔地区,太阳辐射较强,其路堤及路基阴阳坡的温度场差异较大.在较为严酷的冻土条件及气候环境下,考虑青藏高原气温未来百年上升3.4℃,通过瞬态热力学的有限元计算,对抛石护坡路堤未来50年内的温度场进行了预测.计算结果表明:差异一直存在,相同月份和日期的阴阳坡温度较差随年份变化极小;阴阳坡温度场差异逐年加深,下伏土层2.5 m深处的阴阳坡温度较差最大值已小于0.5℃;9月中旬和4月下旬的路堤内的冻融线的阴阳效应剧烈;阴阳坡脚冻土上限的阴阳差异在前10年较小,10到30年间逐渐增大,30年后趋于稳定,深度相差约45 cm;路基中心下的冻土上限由建成时的1.8 m退化到第50年时的8.1 m深处.     

近30年色林错湖面变化特征及其对气候变化的响应

为了探讨气候变化对高原湖色林错湖面面积变化的影响,基于1988—2020年Landsat卫星遥感影像资料,用最大似然法提取色林错水体信息,采用线性回归及M-K检验法分析色林错湖面面积及其流域内温度、降水和积雪深度等气候因子变化特征,并用皮尔逊相关分析法探讨了湖面面积与气象因子之间的相关性.结果表明:近30年色林错湖面面积增加了650.70 km²,增长速率为203.34 km²／(10 a).色林错湖面扩张存在着明显的空间差异,湖面向南、向北扩展比较明显;色林错流域年平均气温及降水量呈显著上升趋势(p<0.05),而积雪深度呈显著下降的趋势(p<0.05),其中增温速率为0.50℃／(10 a),降水量增加速率为17.32 mm／(10 a),积雪深度递减率为0.65 cm／(10 a);色林错湖面面积的变化与该流域气温的升高以及冷季积雪深度的降低具有极显著相关性(p<0.001),气温升高使得色林错上游的冰雪融水增加是色林错湖面面积增大的主要原因.     

天津市气候变化及其与城市化发展的关系

根据天津地区气象站近50年的气象数据,采用回归分析、滑动平均、Morlet小波变换和Mann-Kendall检验法研究天津地区气候要素的变化规律;采用趋势拟合与相关分析,研究近30年各气候要素与地区生产总值、城镇人口百分比、城乡居民收入差、全社会固定资产投资额等各项城市化进程指标的关系.结果表明：1）近50年来,天津地区年均气温增幅为0.35℃/（10 a）,呈极显著的上升趋势,年降水量减少趋势不明显,但其时间序列周期振动较明显,日照时数呈极显著的下降趋势;2）20世纪80—90年代初期为天津地区气温、日照时数和城郊温差、日照时数差的跃变年份;3）各项城市化进程指标分别与天津地区气温、日照时数有着极显著的正相关、负相关性,表明它们与天津城市热岛、暗岛的发展关系密切.     

长春市道路冻胀耦合模型研究

在季节性冻土地区,道路随季节交替发生冻融循环变化.本文讨论了土质、温度、含水量、荷载对冻胀的影响,将水、热、力进行综合分析,建立了长春市道路的冻胀耦合模型,研究了冬季冻结过程的温度、湿度及应变的变化规律:(1)路基土体内的水分向冻结锋面的迁移,使冻结区含水量增加,在冻结稳定后,在冻结锋面附近形成一个含水量峰值约60%;(2)路基内的温度由开始的不均衡状态逐渐向线性分布发展;(3)因冻胀其体积应变随着冻结深度的增加而减小,在冻结锋面上体积应变也达到了极值.     

气候变暖下黄河源区冻土变化的数值模拟

近40年来,黄河源区地温长期处于增温状态,多年冻土出现表层融化。冻土退化后,土壤含水率减少,导致寒区径流的变化。所以研究冻土为寒区水资源估算提供了重要的依据。利用土壤水分迁移方程和热传导方程,采用中心差分格式并在一定假设前提下建立起冻土水热耦合迁移数学模型。对黄河源区站点的冻融深度进行模拟,结果表明：计算值和近2 a冻土的上、下限实测值吻合较好。由此表明采用的数学模型和数值方法是合理、可信的,在此基础上讨论了土壤冻融过程的一般规律。     

盾构出洞水平冻结加固杯形冻土壁温度场监测分析

依托于某地铁车站盾构出洞水平冻结加固工程,通过实时监测对杯型冻土壁温度场,分析了盐水温度、冻结区不同区域土体温度的发展特征,并计算了冻结区不同区域冻土壁交圈时间和发展速度.监测结果分析表明,同一测温孔内埋深较深的测点与埋深较浅的测点相比,板块加固体区的冻土交圈时间较长,发展速度较慢,而圆柱体加固区的冻土交圈时间与发展速度变化并不明显;冻土与地下连续墙间界面处,板块加固区的冻土平均发展速度明显比圆柱体加固区快,圆柱体加固区冻土壁交圈时间为31 d,其平均发展速度为20.9 mm/d,而板块加固区不同区域冻土壁平均发展速度差异明显,最快发展速度为60.5 mm/d,最慢发展速度为35.3 mm/d.     

饱和含盐冻结钙质粘土单轴压缩试验研究

以淮南杨村矿副井井筒冻结施工为工程背景,以副井井筒穿越的含盐度钙质粘土为代表,进行常温（＋27℃）和（-20℃）不同含盐度钙质粘土条件下的单轴抗压强度试验。通过对饱和含盐冻结钙质粘土单轴抗压强度试验,得到了试验条件下土体在相同温度下单轴抗压强度与结冰温度随含盐量变化的强度特性。为低温条件下含盐钙质粘土力学特性和煤矿冻结壁设计施工提供设计基础。     

基于光纤传感技术的地铁隧道冻结法施工监测

为了掌握地铁隧道联络通道冻结法施工中冻土的温度场和应力场,提出一种基于光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的冻结法施工实时监测方法.在低温潮湿工作环境下,FBG传感器比传统电子式传感器在精度、灵敏度以及稳定性等方面存在较大优势.基于此,首次提出了整合FBG传感器的冷冻监测管设计方案及安装方法.通过在联络通道冻土帷幕左右两侧监测孔内布置FBG传感器,对冻结法施工过程中的冻土温度和应变进行实时监测.根据FBG传感原理并采用小波变换去噪方法对原始温度和应变监测数据进行分析,获得了冻土温度和应变沿厚度和深度方向的分布模式,为进一步认识冻土帷幕的形成和发展规律提供依据.     

红壤坡耕地不同整治方式对土壤水分物理性质的影响

土壤水分物理性质改善对于植物水分利用和土壤化学性质提升具有重要作用.以坡耕地为对照,旱作梯地、茶园地、次生草地和人工牧草地为研究对象,通过野外采样与室内实验相结合的方法,对土壤容重、饱和含水量、毛管含水量、非毛管含水量及田间持水量情况进行了研究,探讨坡耕地不同整治方式对土壤水分物理性质的影响.结果表明,各整治方式下随着土层深度的增加,土壤容重均显著增大,而次生草地显著下降,0¹0 cm土层土壤容重依次是人工牧草地(0.98 g/cm3)<坡耕地(1.09 g/cm3)<旱作梯地(1.19 g/cm3)<茶园地(1.22 g/cm3)<次生草地(1.38 g/cm3);010 cm土层土壤容重依次是人工牧草地(0.98 g/cm3)<坡耕地(1.09 g/cm3)<旱作梯地(1.19 g/cm3)<茶园地(1.22 g/cm3)<次生草地(1.38 g/cm3);0¹0 cm土层土壤饱和含水量大小顺序为次生草地(30.84%)<旱作梯地(37.54%)<茶园地(41.69%)<坡耕地(45.40%)<人工牧草地(55.08%);次生草地和坡耕地的土壤毛管含水量均随着土层增加而增加,人工牧草地、旱作梯田和茶园地则随土层深度增加而减少,表层土壤中,毛管含水量差异较小,其值分别在25.83%10 cm土层土壤饱和含水量大小顺序为次生草地(30.84%)<旱作梯地(37.54%)<茶园地(41.69%)<坡耕地(45.40%)<人工牧草地(55.08%);次生草地和坡耕地的土壤毛管含水量均随着土层增加而增加,人工牧草地、旱作梯田和茶园地则随土层深度增加而减少,表层土壤中,毛管含水量差异较小,其值分别在25.83%²1.61%、4.25%21.61%、4.25%⁷.38%之间波动,相互之间大体不显著;人工牧草地、坡耕地、旱作梯田和茶园非毛管含水量随土层增加而减少,次生草地则增加,07.38%之间波动,相互之间大体不显著;人工牧草地、坡耕地、旱作梯田和茶园非毛管含水量随土层增加而减少,次生草地则增加,0¹0 cm土层中人工牧草地土壤非毛管含水量为24.02%,明显高于次生草地(3.07%)、坡耕地(11.57%)、旱作梯田(10.80%)和茶园地(10.33%);不同整治方式土壤田间持水量变化趋势与土壤毛管含水量相同,其中010 cm土层中人工牧草地土壤非毛管含水量为24.02%,明显高于次生草地(3.07%)、坡耕地(11.57%)、旱作梯田(10.80%)和茶园地(10.33%);不同整治方式土壤田间持水量变化趋势与土壤毛管含水量相同,其中0¹0 cm土层以人工牧草地田间持水量最大,为30.82%.不同整治方式对土壤水分物理性质影响有显著差异性,人工牧草地土壤水分物理结构最好,因此,对红壤坡耕地不同整治方式土壤水分物理性质的研究,有利于探索坡耕地整治技术,以及如何对土地进行合理配置与利用.     

万福矿井深部人工冻结粘土层的力学性状

根据万福矿井400m以下巨厚粘性土层取样进行的冻土力学性状试验结果,深部冻结粘性土的应力应变 关系主要表现为应变软化特点,达到峰值应力之前显现较大幅度的屈服变形。从冻结效果看,-20℃是使深部 粘性土力学性状发生明显变化的冻结状态界限值,冻结粘土样的强度明显提高,而蠕变性则明显降低,达到 -20℃后,随着温度进一步降低,强度和蠕变性的变化则逐渐趋缓。     

淮南钙质粘土单轴抗压强度试验研究

以淮南杨村矿副井井筒冻结施工为工程背景,以副井井筒穿越的典型土层钙质粘土为代表,进行-5℃、-10℃、-15℃、-20℃温度下,不同含盐度钙质粘土的单轴抗压强度试验.通过对含盐冻结钙质粘土单轴抗压强度试验,进行了室内试验研究,分析了淮南杨村矿钙质粘土在含盐冻结条件下的冻结强度随含盐量的变化关系,并讨论了淮南杨村矿钙质粘土在含盐冻结条件下的弹性模量随温度的变化规律;这对更好的指导冻结施工具有深刻意义.     

间歇冻结抑制人工冻土冻胀机理分析

阐述了用间歇冻结法控制人工冻土冻胀的机理,通过对冻结细粒土的数值分析,指出与连续冻结相比,间歇冻结在冻结锋面推进速度、冻结区温度、平均冷率和未冻结区的温度梯度等方面有显著不同,这些差异的存在有利于抑制冻胀的产生和发展．结果表明,在一定的冻结温度和间歇冻结方式条件下,即使在冻结敏感土（如粉土）中也可控制冻胀．     

圆形深基坑中冻土帷幕变形规律试验研究

为了将人工冻结技术应用于大型深基坑支护工程中，利用自行设计加工的大型深基坑冻结模拟试验台，进行了大直径圆形冻土帷幕受力与变形的物理模拟试验，获得了深基坑开挖过程中圆形冻土帷幕水平位移随基坑开挖深度、开挖半径、冻土平均温度等影响因素的变化规律．结果表明：冻土帷幕水平位移随基坑开挖深度和开挖半径的增大而增大，随冻土的平均温度降低而减小；冻土帷幕最大水平位移位置均出现在开挖面以下，一般出现在帷幕全深的0．7～0．8倍深度范围内；冻土帷幕水平变形的主要影响因素是基坑半径和开挖深度．