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长期海洋性冰川与环境监测研究支撑区域可持续发展

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中国科学院院刊 2024年第3期39卷 572-578页

作者：王世金康世昌陈拓何元庆杨梅学李全莲牛贺文蒲焘张昺林车彦军郭万钦燕兴国马兴刚王荣军中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程重点实验室兰州730000 中国科学院玉龙雪山冰冻圈与可持续发展野外科学观测研究站丽江674100 米堆冰川-光谢错冰湖灾害西藏自治区野外科学观测研究站林芝860000

经过20年的发展,中国科学院玉龙雪山冰冻圈与可持续发展野外科学观测研究站已建成集观测、研究、示范与服务于一体的海洋性冰川与环境野外综合观测体系与数据在线可视化平台。该平台以海洋性冰川与环境长期定位监测为基础,围绕海洋性冰... 详细信息

经过20年的发展,中国科学院玉龙雪山冰冻圈与可持续发展野外科学观测研究站已建成集观测、研究、示范与服务于一体的海洋性冰川与环境野外综合观测体系与数据在线可视化平台。该平台以海洋性冰川与环境长期定位监测为基础,围绕海洋性冰川区可持续发展关键科学问题,深入分析了海洋性冰川变化的过程机理,揭示了海洋性冰川变化的水文、微生物、气候效应,评估了海洋性冰川旅游服务成效与冰湖溃决灾害综合风险,研究成果为区域可持续发展提供了科技支撑。

关键词：长期定位监测海洋性冰川与环境区域可持续发展冰冻圈科学

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2000—2020年祁连山冻土区植被水分利用效率变化特征及其对干旱的响应

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冰川冻土 2023年第2期45卷 688-698页

作者：李丽丽杜军李亚徽陈明坤万斌文王大为滇西应用技术大学地球科学与工程学院云南大理671006 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室/玉龙雪山冰冻圈与可持续发展国家野外科学观测研究站甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000

冻土是冰冻圈要素的重要组成部分,是气候变化最敏感的区域之一,冻土环境变化引起水热条件差异是引发植被生态系统能量交换、水循环和碳循环的重要因素。水分利用效率(WUE)是联系生态系统碳循环与水循环关系的关键,反映了植被生态系统对... 详细信息

冻土是冰冻圈要素的重要组成部分,是气候变化最敏感的区域之一,冻土环境变化引起水热条件差异是引发植被生态系统能量交换、水循环和碳循环的重要因素。水分利用效率(WUE)是联系生态系统碳循环与水循环关系的关键,反映了植被生态系统对冻土退化的调整和适应策略。本研究基于MODIS的植被总初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)产品,估算并分析了2000—2020年祁连山多年冻土与季节冻土区植被GPP/ET/WUE空间变化特征,并结合自适应帕尔默干旱指数(scPDSI),研究了多年冻土区与季节冻土区植被WUE对干旱的响应。结果表明:2000—2020年祁连山地区植被WUE、GPP和ET的平均值分别为0.56 gC·m^(-2)·mm^(-1),307.79 gC·m^(-2)和443.02 mm,三者空间分布特征均为东南高、西北低;WUE高于0.8 gC·m^(-2)·mm^(-1)的植被主要分布在季节冻土区,WUE低于0.4 gC·m^(-2)·mm^(-1)的植被主要分布在多年冻土区。近20年祁连山地区植被WUE总体呈现缓慢减少趋势,但逐月变化趋势表现为“增加—减少—增加”,11月植被WUE增加趋势最显著,6月减少趋势最显著;研究区WUE变化主要由季节冻土决定。祁连山植被WUE与scPDSI相关性的空间分布特征受季节冻土与多年冻土分布影响,植被WUE与scPDSI的负相关性在6月均为最显著,季节冻土区植被WUE与scPDSI的正相关性在3月最显著,多年冻土区植被WUE与scPDSI的正相关性在11月最显著。多年冻土与季节冻土时空分布的差异性是影响WUE空间异质性特征的直接原因,WUE时空变化的非均质性是植被改变耗水量以及生产力适应生态系统变化的直接体现。

关键词：水分利用效率多年冻土季节冻土自适应帕尔默干旱指数相关性祁连山

控制点布设对冰川区无人机摄影测量精度的影响

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遥感学报 2020年第2期24卷 161-172页

作者：刘宇硕秦翔郭万钦高思如陈记祖王利辉李延召晋子振中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室祁连山冰冻圈与生态环境综合观测研究站兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室兰州730000

冰川监测是冰冻圈科学研究中的一项重要基础内容,获取高质量冰川DEM和DOM数据是研究的基础。随着无人机技术的兴起,给冰川监测提供了全新的技术手段,然而冰川区开展无人机摄影测量时,地面控制点的布设与测量成为能否获取高精度数据产品... 详细信息

冰川监测是冰冻圈科学研究中的一项重要基础内容,获取高质量冰川DEM和DOM数据是研究的基础。随着无人机技术的兴起,给冰川监测提供了全新的技术手段,然而冰川区开展无人机摄影测量时,地面控制点的布设与测量成为能否获取高精度数据产品的关键,而山地冰川往往伴随着地形复杂,行走困难,野外实地测量难以全面实施等不利因素。本研究中以位于祁连山西段大雪山地区的老虎沟12号冰川末端部分为研究区域,设计实施了多种控制点布设方案,使用低空微型无人机飞行3个架次,获取研究区航摄影像。通过对比控制点在不同分布情况及数量情况下,DEM和DOM数据检查点的精度,评价不同控制点布设方案的可行性。对比结果显示,在航飞过程中使用单格网模式即可获取高精度的影像数据;实施地面控制作业时,使用5—7个控制点均匀分布在测量区即可获取较高精度的图像数据;当冰川区不能满足均匀布设控制点时,可沿冰川主流线布设足够数量的控制点,所得图像精度也可以满足冰川学研究要求;若只能在冰川中下部或者中上部布设控制点,则控制点应覆盖冰面起伏较大的区域。

关键词：遥感无人机摄影测量数字高程模型正摄影像老虎沟12号冰川

1989—2019年中国滑雪场时空特征及其演变规律

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地理科学 2022年第6期42卷 1064-1072页

作者：颉佳王世金窦文康赵灿文中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室/玉龙雪山冰冻圈与可持续发展国家科学野外观测研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 成都理工大学旅游与城乡规划学院四川成都610059

滑雪场空间分布特征、集聚演变状况与分布方向性变化深刻影响着中国滑雪旅游乃至冰雪产业的发展。运用地统计学空间分析原理,通过最邻近指数分析、空间自相关分析、核密度分析、标准差椭圆及平均中心分析,对1990年前后每10 a中国滑雪场... 详细信息

滑雪场空间分布特征、集聚演变状况与分布方向性变化深刻影响着中国滑雪旅游乃至冰雪产业的发展。运用地统计学空间分析原理,通过最邻近指数分析、空间自相关分析、核密度分析、标准差椭圆及平均中心分析,对1990年前后每10 a中国滑雪场空间特征及其演变规律进行了综合分析。结果显示:(1)1990年之前,仅在黑龙江和吉林省有7家滑雪场,且分布较为离散。(2)1990—1999年,滑雪场数量呈小幅增长,空间上出现向新疆、河北和四川扩散的现象。(3)2000—2009年,滑雪场增速较快,并形成了以哈尔滨-牡丹江、北京-张家口两地区为核心的滑雪场双核驱动模式。(4)2010—2019年,是滑雪场数量增速最快的10 a,期间新增滑雪场522家,并在双核驱动模式基础上,逐步形成了以长白山、燕山–太行山为主要条带的联通南北的滑雪场空间结构。总体上,近30 a中国滑雪场呈现出了“南展西扩东进”的空间演变特征。该研究结果对于未来中国滑雪场空间布局、优化及其区域间的协调发展具有一定的理论指导意义。

关键词：滑雪场滑雪旅游空间自相关分析标准差椭圆分析

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1980—2019年藏东南帕隆藏布流域冰川物质平衡模拟

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冰川冻土 2023年第6期45卷 1829-1839页

作者：肖乐天吴坤鹏刘时银杨威申怡园高永鹏谢福明田汉强魏金月青鑫沂云南大学、国际河流与生态安全研究院云南昆明650091 中国科学院、西北生态环境资源研究院、玉龙雪山冰冻圈与可持续发展野外科学观测研究站甘肃兰州730000 中国科学院、青藏高原研究所、青藏高原环境变化与地表过程重点实验室北京100101

帕隆藏布流域位于中国海洋性冰川发育最为集中的藏东南地区,近年来随着全球气候变暖,帕隆藏布流域冰川亏损显著。利用全球开放冰川模型(OGGM)模拟了1980—2019年藏东南地区帕隆藏布流域1554条冰川物质平衡,发现1980—2019年帕隆藏布流... 详细信息

帕隆藏布流域位于中国海洋性冰川发育最为集中的藏东南地区,近年来随着全球气候变暖,帕隆藏布流域冰川亏损显著。利用全球开放冰川模型(OGGM)模拟了1980—2019年藏东南地区帕隆藏布流域1554条冰川物质平衡,发现1980—2019年帕隆藏布流域全域冰川物质平衡呈现不断亏损的状态,为-0.41 m w.e.·a^(-1),在2000—2019年物质平衡亏损更为严重,达到-0.56 m w.e.·a^(-1)。从空间分布上来看,流域东南部和流域西北部是冰川亏损最为严重的区域,流域中部和西部冰川亏损相比较少。温度的升高和降水的轻微减少是冰川物质亏损的主要原因。通过气温和降水的敏感性分析,气温上升1℃,流域71.75%的冰川物质平衡变化在-1000~-500 mm w.e.·a^(-1);降水减少20%,62.81%的冰川物质平衡变化在-450~-300 mm w.e.·a^(-1),相较于降水,冰川对气温变化更为敏感。通过分析国家气象站及再分析数据,发现1980—2019年气象站气温上升均超过1.5℃,波密站2000—2019年总降水相较于前20年,减少了10%,流域降水整体呈现减少的趋势,气温的持续升高和降水的轻微减少导致帕隆藏布流域冰川处于持续亏损之中。

关键词：冰川模型物质平衡气候变化帕隆藏布

达古冰川不同季节雪冰中溶解性有机质光谱特征变化研究

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冰川冻土 2023年第6期45卷 1840-1848页

作者：冯琳马兴刚徐建中翟立翔王世金黄仕海张伏阿坝师范学院四川汶川623002 中国科学院、西北生态环境资源研究院玉龙雪山冰冻圈与可持续发展野外科学观测研究站甘肃兰州730000 中国科学院、西北生态环境资源研究院、冰冻圈科学国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 达古冰川风景名胜区管理局四川黑水624000

随着气候持续变暖,冰川消融加剧,分析冰川中溶解性有机质(DOM)的光谱特性对认识有机碳的输出及其环境指示作用具有重要意义。本文分别对春、夏、秋和冬季达古冰川表层雪冰溶解性有机碳(DOC)浓度和DOM光谱演化特征进行了分析。结果表明:... 详细信息

随着气候持续变暖,冰川消融加剧,分析冰川中溶解性有机质(DOM)的光谱特性对认识有机碳的输出及其环境指示作用具有重要意义。本文分别对春、夏、秋和冬季达古冰川表层雪冰溶解性有机碳(DOC)浓度和DOM光谱演化特征进行了分析。结果表明:达古冰川不同季节新雪DOC浓度介于0.11~0.38 mg·L^(-1),季节性差异显著;不同季节粒雪/表层冰DOC浓度介于0.70~1.08 mg·L^(-1),季节性差异不显著。夏季雪冰中DOM芳香化程度较高,雪冰中DOM的主要组成是类蛋白类物质。雪冰中DOM主要是微生物活动引起的自生来源,具有新鲜度高、腐殖化程度低的特点。春季新雪DOM的来源更为丰富,包括微生物来源和陆源性输入,其他季节新雪和粒雪/表层冰DOM主要是微生物来源;受夏季冰川表面光化学过程和微生物活动的影响,夏季表层冰中DOM的腐殖化程度较其他季节高,秋冬季新雪和粒雪/表层冰中DOM的新鲜程度更高、腐质化程度更低。上述结果有助于揭示达古冰川表层雪冰DOM的内源性及季节性差异,为进一步研究DOM的演化过程及其区域生物地球化学效应提供科学依据。

关键词：达古冰川溶解性有机质光谱特性

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蓝细菌对汞耐受机制的研究进展

微生物学报 2022年第5期62卷 1629-1644页

作者：徐业腾张昺林郭军明汶瑛陈拓中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室玉龙雪山冰冻圈与可持续发展野外科学观测研究站甘肃兰州730000 甘肃省极端环境微生物资源与工程重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

蓝细菌对不同形态的汞具有很强的耐受和富集能力,能够改变环境中的汞浓度,影响汞的生物地球化学循环。同时,蓝细菌是生态系统中重要的初级生产者,经过蓝细菌富集的汞更容易进入食物链,影响人类健康。本文系统总结了蓝细菌对汞的耐受机制... 详细信息

蓝细菌对不同形态的汞具有很强的耐受和富集能力,能够改变环境中的汞浓度,影响汞的生物地球化学循环。同时,蓝细菌是生态系统中重要的初级生产者,经过蓝细菌富集的汞更容易进入食物链,影响人类健康。本文系统总结了蓝细菌对汞的耐受机制,主要包括:(1)在细胞壁外合成胶质鞘隔离汞;(2)通过与自身化合物结合钝化汞的毒性;(3)利用自身抗氧化机制修复汞对细胞的损伤;(4)利用自身酶转化汞的形态降低毒性;(5)与抗汞细菌共生抵御汞。基于此,本文展望了蓝细菌汞耐受机制的进一步研究方向,以及利用蓝细菌进行汞解毒和污染修复的前景。

关键词：蓝细菌汞耐受机制富集

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中国西北山区融雪径流模拟研究回顾与展望

冰川冻土 2022年第3期44卷 1029-1040页

作者：李晶刘时银张世强陈仁升赵求东郭万钦上官冬辉王荣军钟歆玥尹振良李弘毅中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境与资源研究院玉龙雪山冰冻圈与可持续发展国家科学野外观测研究站甘肃兰州730000 云南大学国际河流与生态安全研究院云南昆明650500 西北大学城市与环境学院陕西西安710127 中国科学院西北生态环境资源研究院黑河上游生态-水文试验研究站甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃省遥感重点实验室甘肃兰州730000

融雪径流是西北地区宝贵的水资源。过去几十年,西北山区融雪径流模拟研究广泛开展,在积雪消融过程观测和模拟、驱动数据空间分布与融雪径流模型应用、分布式融雪径流模型改进和发展方面都开展了比较深入的研究,取得了较好的成果。插值... 详细信息

融雪径流是西北地区宝贵的水资源。过去几十年,西北山区融雪径流模拟研究广泛开展,在积雪消融过程观测和模拟、驱动数据空间分布与融雪径流模型应用、分布式融雪径流模型改进和发展方面都开展了比较深入的研究,取得了较好的成果。插值算法、遥感反演和数据同化技术的发展,为分布式融雪径流模型在西北山区的广泛应用提供了数据支撑。气候变暖和经济社会的发展将进一步加剧西北干旱区水资源供需矛盾,对融雪径流模拟的精度和时空分辨率提出了更高的要求。综合西北山区融雪径流模拟研究的已有进展和面临挑战,提出未来西北山区融雪径流模拟研究需要在积雪积累和消融过程的机理探究、积雪时空分布变化监测和高精度积雪分布数据获取、气候变化对流域融雪径流影响量化方面开展深入研究。

关键词：融雪径流空间分布水文模型气候变化消融模拟

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青藏高原多灾种自然灾害综合风险管理

冰川冻土 2021年第6期43卷 1848-1860页

作者：王世金魏彦强牛春华张云飞中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室/玉龙雪山冰冻圈与可持续发展野外科学观测研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学资源环境学院北京100049 兰州大学管理学院甘肃兰州730000 兰州新区消防救援支队甘肃兰州730000

青藏高原是中国自然灾害多发、频发重点区域,区内地震、滑坡泥石流、冰湖溃决、雪灾等灾种广泛发育,其灾害分布较广,灾损及其影响巨大,已成为高原经济社会可持续、健康发展的一个重要制约因素。高原自然灾害风险等级具有明显的空间异质... 详细信息

青藏高原是中国自然灾害多发、频发重点区域,区内地震、滑坡泥石流、冰湖溃决、雪灾等灾种广泛发育,其灾害分布较广,灾损及其影响巨大,已成为高原经济社会可持续、健康发展的一个重要制约因素。高原自然灾害风险等级具有明显的空间异质性。整体上,地震、滑坡泥石流、冰湖溃决灾害高危区位于高原南部和东部边缘大片区域,该区域也是高原多灾种频发地带,许多路网和管网均处于该频发地段,其潜在危害巨大。青藏高原地形地貌复杂、气候变化空间异质性较强、冰冻圈发育,交通等基础设施广布,经济条件较差,这些因素形成了多灾种自然灾害发育的主要致灾因子和孕灾环境。高原受多致灾因子共同影响,各灾种承灾体多有重叠之处,亟须加强多灾种自然灾害综合管控研究。综合风险管控主导思路是决策者利用多灾种成灾机理研究结果,通过工程和非工程措施,以及各部门联防联控理念,全过程防范、减缓或规避自然灾害综合风险。具体综合风险管控策略如实时监测/观测、信息共享、部委会商、群测群防、防灾教育培训、保险承担、灾前规划。

关键词：青藏高原多灾种自然灾害风险管理