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大地电磁法的应用综述:以川滇地区为例

地学前缘 2024年第1期31卷 181-200页

作者：邓琰徐玉超范晔孙贵成董泽义韩冰中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境重点实验室北京100101 中国电子科技集团公司第三研究所北京100015 中国石油东方地球物理公司海洋物探处天津300450 中国地震台网中心北京100045 承德地震监测中心站河北承德067000 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

大地电磁法(包括音频大地电磁、宽频带大地电磁和长周期大地电磁)是探测近地表至上地幔深度的地球物理方法之一,以其对低阻体的敏感性,在深部结构探测、地震孕育环境、地球动力学以及地热和资源勘探等领域发挥着重要作用。川滇地区处于... 详细信息

大地电磁法(包括音频大地电磁、宽频带大地电磁和长周期大地电磁)是探测近地表至上地幔深度的地球物理方法之一,以其对低阻体的敏感性,在深部结构探测、地震孕育环境、地球动力学以及地热和资源勘探等领域发挥着重要作用。川滇地区处于特提斯构造域的东段,诸多(微)板块在此碰撞拼贴,是青藏高原内部物质东流或块体侧向挤出的重要通道。川滇地区受板块边界的断裂带或者说缝合带相互切割及影响,是解析区域构造变形、孕震环境以及物质迁移的重要窗口。在简要介绍大地电磁法理论的基础上,也介绍了近年来兴起的人工源极低频电磁方法,本文综述了大地电磁法在川滇地区的应用,主要包括在地震孕育、火山和地热活动、成矿活动、构造与动力学以及电磁同震效应方面的应用,以较全面的视角为地球科学相关领域的学者提供川滇地区大地电磁学领域开展的工作。

关键词：大地电磁法川滇地区深部结构动力学地震电磁

西藏墨脱复杂地形X波段相控阵偏振天气雷达降水观测和反演方法研究

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高原气象 2024年第1期43卷 99-113页

作者：陈浩然耿飞刘黎平杨华中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

墨脱的降水变化与印度洋、孟加拉湾的水汽向内陆的输送、夏季风及我国东部雨带的推进过程联系紧密。它的独特地形与西南气流的相互作用在当地形成了年均降水超过2000 mm的降水带。但墨脱的复杂地形与有限的电力交通条件造成了降水观测... 详细信息

墨脱的降水变化与印度洋、孟加拉湾的水汽向内陆的输送、夏季风及我国东部雨带的推进过程联系紧密。它的独特地形与西南气流的相互作用在当地形成了年均降水超过2000 mm的降水带。但墨脱的复杂地形与有限的电力交通条件造成了降水观测的困难。2019年,第二次青藏高原综合科学考察研究任务专题项目在墨脱设置了一部X波段双偏振相控阵雷达,实现了对墨脱云降水的连续观测,对当地生态环境和云水资源研究以及高原东南水汽通道特征研究等具有重要的意义。文中使用墨脱X波段双偏振相控阵雷达2020年6-8月的观测数据,使用统计手段筛选降水回波片段,整合后构造得到符合墨脱复杂地形的混合仰角;利用2019年墨脱雨滴谱数据计算雷达参量、拟合得到适合墨脱地区降水特点的X波段天气雷达定量降水估测(QPE)公式。在此基础上选取2020年7-8月三次累积降水量、平均雨强、持续时间各不相同的降水过程,使用线性规划方案计算ΦDP(差分传播相移)、最小二乘拟合计算KDP(差分传播相移率)、“ZPHI”降水廓线算法订正ZH(反射率因子);以ZH和KDP为阈值,使用R(ZH)与R(KDP)分段估测降水,与单独使用R(ZH)和R(KDP)的估测结果进行对比;并基于降水估测结果和雷达参量的水平分布探讨降水分布与地形的关系。本文经过质量控制的ZH、 KDP数据质量有明显改善;使用统计方法构造的混合仰角有效回波面积大于使用SRTM1 v3.0地形数据构造的混合仰角,三次降水的典型时刻参量与过程累积降水量和平均ZH、 ZDR能初步反映降水变化与地形的关系;本文的降水估测公式和分段估测降水方法整体结果表现良好,各评估参数均具有较好的表现;结果表明:(1)墨脱雷达周边地形变化剧烈,根据现有地形数据构造的混合仰角在降水估测中表现不如本文统计筛选雷达观测数据得到的混合仰角数据;(2)本文采用的数据质控方法、定量降水估测公式与分段估测方法(PEM)在降水反演中表现良好,与单一的R(ZH)、 R(KDP)方法相比,得到的结果在CC和RMSE无明显变化的情况下,估测误差明显减小;(3)墨脱降水的发生发展或与西南气流被河谷偏北方山坡抬升有关,较大雨强、较小粒子直径的云位于地势平缓的谷底。

关键词： X波段相控阵偏振雷达线性规划雷达混合仰角定量降水估测

珠穆朗玛峰北坡桤木属大气花粉传输路径与来源

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地球科学进展 2024年第4期39卷 419-428页

作者：程久菊吕新苗朱立平马庆峰 HUMAGAIN SIMA PAUDAYAL N KHUM 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 Central Department of Geology Tribhuvan UniversityKathmandu 44600Nepal

认识区域大气花粉组成及其形成条件有利于明确不同类型花粉组合的气候与环境意义。利用布卡大气花粉采样器在珠穆朗玛峰北坡开展了连续2年(2012—2013年)的大气花粉观测研究。基于后向轨迹和潜在来源区域模型,探讨了秋季主要组分桤木属... 详细信息

认识区域大气花粉组成及其形成条件有利于明确不同类型花粉组合的气候与环境意义。利用布卡大气花粉采样器在珠穆朗玛峰北坡开展了连续2年(2012—2013年)的大气花粉观测研究。基于后向轨迹和潜在来源区域模型,探讨了秋季主要组分桤木属花粉的传输路径与潜在来源区域,分析了桤木属花粉与其植物分布和大气环流的关系及气候指示意义。结果显示:(1)桤木属花粉季气团传输路径主要来自于采样点西南方向;(2)桤木属花粉潜在来源区域与其气团传输路径基本一致,主要是喜马拉雅山脉中段,包括尼泊尔中部和东部以及西藏南部等地区;(3)桤木属花粉数量、传输路径和来源区域的年际变化与大气环流有关,受高空西风影响的西南气团对桤木属花粉影响更大。研究结果可以为认识珠穆朗玛峰北坡外来花粉的气候意义提供科学依据。

关键词：桤木属花粉传输路径来源区域后向轨迹模拟青藏高原

高寒草地植物群落地上-地下净初级生产力权衡

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生态学报 2024年第2期44卷 793-804页

作者：吴江航李洋王迎新刘向孙建兰州大学生态学院草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州730000 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室北京100101 内蒙古农业大学草原与资源环境学院草地资源教育部重点实验室呼和浩特010018 中国科学院地理科学与资源研究所生态网络观测与模拟重点实验室北京100101

植物生产力分配和权衡是植物生态学研究中的热点,反映植物对环境的适应性,是了解植物响应全球气候变化的关键。青藏高原作为气候变化敏感区,研究其植物地上与地下部分权衡对了解高寒草地植被生存策略和生态系统可持续发展具有重要意义... 详细信息

植物生产力分配和权衡是植物生态学研究中的热点,反映植物对环境的适应性,是了解植物响应全球气候变化的关键。青藏高原作为气候变化敏感区,研究其植物地上与地下部分权衡对了解高寒草地植被生存策略和生态系统可持续发展具有重要意义。目前,生物量分配调控机制已被广泛研究,但主要使用植物根冠比和地上-地下生物量比等方法来表征植物分配模式,缺乏考虑因植物生长周期导致的差异。使用青藏高原高寒草地103个样点的地上和地下净初级生产力数据,分析高寒草甸和高寒草原两种主要草地类型的地上-地下净初级生产力权衡关系。利用气候因素和土壤因素等相关数据,结合方差分析、相关分析、相对重要性分析和结构方程模型的方法,探究环境因素对两种草地类型地上-地下净初级生产力权衡的影响机制。研究发现:(1)高寒草甸的地上净初级生产力、地下净初级生产力和土壤养分含量显著高于高寒草原(P研究表明高寒草甸的生产力权衡主要受气候和土壤因素共同影响,而高寒草原主要受气候因素调节。研究为理解植物地上-地下生物量分配调控机制提供了新的视角和方法,对系统了解高寒草地生物量分配模式和准确预测高寒草地植被动态过程具有指导意义。

关键词：净初级生产力权衡气候因素土壤性质高寒草地

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亚洲高山区冰川厚度变化光学立体和双基SAR卫星监测数据、方法与展望

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测绘学报 2024年第5期53卷 779-800页

作者：周玉杉李新郑东海任姗姗汪赢政李志伟中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境重点实验室北京100101 中国科学院青藏高原研究所国家青藏高原科学数据中心北京100101 兰州大学资源环境学院甘肃兰州730000

冰川厚度变化是评估区域冰储量变化的最重要指标,以光学立体卫星和双基干涉SAR卫星为代表的冰川区高程测量已成为评估大范围冰储量变化的主要手段。本文首先总结了当前应用于亚洲高山区冰川区的主要光学和雷达卫星数据及其测高精度;然后... 详细信息

冰川厚度变化是评估区域冰储量变化的最重要指标,以光学立体卫星和双基干涉SAR卫星为代表的冰川区高程测量已成为评估大范围冰储量变化的主要手段。本文首先总结了当前应用于亚洲高山区冰川区的主要光学和雷达卫星数据及其测高精度;然后,对当前冰川厚度变化卫星监测的方法(即监督校正的DEM差分法、自动化校正的DEM差分法、时序DEM参数化回归法和非参数化回归法)及其应用情况进行了梳理和总结,发现当前研究存在冰川雪盖区高程估计不准、雷达波穿透深度估计不准和季节尺度冰厚变化监测难等问题,导致当前对冰川局部变化过程的认识有限;最后,探讨了未来有关冰厚变化监测的潜在发展方向,提出利用当前存档卫星数据、融合多源测高数据、结合未来高时空分辨率观测计划将有助于解决当前所面临的问题。

关键词：亚洲高山区山地冰川卫星观测厚度变化

盲逆断层震后变形耦合机制研究——以2017年伊朗M_(W)7.3地震为例

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地球物理学报 2024年第2期67卷 571-586页

作者：王洵王卫民何建坤周云中国地震局地震预测研究所北京100036 中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞与高原隆升重点实验室北京100101 中国地震局地球物理研究所北京100081

震后变形是地震周期中一个重要阶段,深入研究其产生机制有助于提高对地震演化过程、断层性质及地震危险性评估的认识.2017年伊朗M_(W)7.3地震InSAR观测资料丰富,为研究扎格罗斯造山带山前褶皱带盲逆冲断层震后变形机制提供了切入点.合... 详细信息

震后变形是地震周期中一个重要阶段,深入研究其产生机制有助于提高对地震演化过程、断层性质及地震危险性评估的认识.2017年伊朗M_(W)7.3地震InSAR观测资料丰富,为研究扎格罗斯造山带山前褶皱带盲逆冲断层震后变形机制提供了切入点.合理详细的震源模型及高精度的形变观测是开展震后余滑或黏弹松弛研究的首要前提,本文采用多视角InSAR资料联合远场波形数据反演该地震的破裂滑动分布,并解算得到伪三维地表位移,利用InSAR时序分析提取震源区主震后一年半内变形特征,显示震源区震后形变特征与同震位移场类似,LOS向形变速率最大值约8 cm·a^(-1),震后变形预示震源区可能存在明显的震后应力调整现象.利用震后半年内形变资料约束的纯运动学余滑模型表明同时期释放能量为矩震级M_(W)6.7,进一步探讨应力驱动震后余滑及下地壳黏弹性松弛对震后变形的贡献,基于分层黏弹模型的模拟计算表明震后余滑和黏弹松弛效应的耦合模型可以更好地解释地表震后变形特征,其中震后余滑主要分布在同震破裂区的上方浅部,对主震后一年半内震后地表变形起主导作用,震源区壳下黏滞系数量级下限约为10^(19)Pa·s,震后变形对扎格罗斯褶皱带的生长有一定的促进作用,更长周期的震后变形机制研究还需长期高精度观测和顾及岩石圈流变结构的横向不均一性.

关键词：伊朗M_(W)7.3地震 InSAR 联合反演震后形变震后余滑

西藏拉鲁湿地浮游植物优势种时空动态及其生态适应性

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湖泊科学 2024年第6期36卷 1864-1878页

作者：刘洋张艳秋宋文涛龚秋丽刘傲陈俊霖安瑞志巴桑西藏大学生态环境学院那曲麦地卡高寒湿地生态系统自治区野外科学观测研究站拉萨850000 西藏大学生态环境学院青藏高原湿地与流域生态系统实验室拉萨850000 西藏大学生态环境学院青藏高原生物多样性与生态环境保护教育部重点实验室拉萨850000

高寒城市湿地是研究全球环境变化下湿地生态系统的天然实验室,对西藏拉鲁湿地浮游植物优势种的时空分布及其生态适应性进行深入研究,对有效保护和管理这一脆弱的生态系统至关重要。根据拉鲁湿地的地理特征和水流状况,设置42个采样点,于2... 详细信息

高寒城市湿地是研究全球环境变化下湿地生态系统的天然实验室,对西藏拉鲁湿地浮游植物优势种的时空分布及其生态适应性进行深入研究,对有效保护和管理这一脆弱的生态系统至关重要。根据拉鲁湿地的地理特征和水流状况,设置42个采样点,于2021年7月(丰水期)、2021年10月(枯水期)和2022年5月(平水期)采用定性和定量方法采集水样126个,鉴定浮游植物和识别优势种,通过运用生态位宽度、生态位重叠值、相对资源占有率和生态响应速率计算生态位,并结合总体联结性、χ^(2)检验、联结系数(AC)、共同出现百分率(PC)及点相关系数(φ)等方法计算种间联结性,从时间、空间和时空3个维度对浮游植物优势种的生态位和种间联结性进行综合分析。结果表明:1)拉鲁湿地丰水期共鉴定出浮游植物309种,枯水期为294种,平水期为284种,其中优势种8种,隶属2门7属,中型脆杆藻为3个水情期均出现的优势种。2)优势种生态位宽度值差异较大,通过生态位宽度聚类分析可分为三大生态位类群,且时空生态位宽度的变化幅度受时间维度生态位宽度影响比较明显。3)在时间维度上,达到有意义的生态位重叠值(O_(ik)>0.3)种对比例较高,具有明显的时间同步性;在空间维度上,达到有意义的生态位重叠值(O_(ik)>0.3)种对比例较低,具有明显的空间异质性。在时空维度上,达到有意义的生态位重叠值(O_(ik)>0.3)种对比例较低,具有明显的时空交互性。4)拉鲁湿地浮游植物群落优势种生态响应速率在时间维度上显示出正反馈,在空间和时空维度上表现为负反馈,表明拉鲁湿地浮游植物群落存在群落多稳态,在空间和时空维度上的群落稳定性明显优于时间维度。5)拉鲁湿地浮游植物群落总体处于正向演替的稳定阶段,正联结种对多,显示出较为稳定的分布格局。本研究增强了对高寒城市湿地浮游植物优势种时空动态及其生态适应性的理解,为进一步研究拉鲁湿地浮游植物群落的稳定性和时空分布格局提供了重要依据。

关键词：浮游植物时空生态位优势种种间联结拉鲁湿地

青藏高原沱沱河源多年冻土区NDVI时空变化及影响因素分析

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冰川冻土 2024年第4期46卷 1386-1402页

作者：王逸玮赵林刘广岳邹德富王翀杜二计赵建婷李智斌李笑南京信息工程大学地理科学学院江苏南京210044 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青海藏北高原冰冻圈特殊环境与灾害国家野外科学观测研究站甘肃兰州730000 宁夏大气探测技术保障中心宁夏银川750002

为了更精细地刻画青藏高原多年冻土区气候变化对植被生长的影响,选取多年冻土分布较为连续的沱沱河源为研究区,基于Landsat NDVI数据,使用趋势分析、偏相关分析和地理探测器等方法,分析了2000—2021年研究区植被生长季(5—9月)NDVI对气... 详细信息

为了更精细地刻画青藏高原多年冻土区气候变化对植被生长的影响,选取多年冻土分布较为连续的沱沱河源为研究区,基于Landsat NDVI数据,使用趋势分析、偏相关分析和地理探测器等方法,分析了2000—2021年研究区植被生长季(5—9月)NDVI对气候变化及不同地形和植被类型的响应特征。结果表明:(1)研究区NDVI整体呈波动上升趋势,增长速率为0.013 (10a)^(-1);NDVI增长区域的面积约占总面积的84.1%,其中,显著增长区域约占45.0%,主要分布于海拔较低的河流两侧及冰川区附近;而16.0%地区的植被NDVI呈降低趋势,主要分布于研究区北部的高寒荒漠草原区。不同植被类型及不同地形区的NDVI变化速率存在差异。(2)研究期间生长季降水量、气温、太阳辐射和土壤水分含量均呈波动上升趋势,生长季NDVI与降水量和土壤水分含量在年际变化中整体呈正相关关系,与土壤水分含量的相关性更强;生长季NDVI变化与气温的相关性在空间上差异较大,其中55.4%的区域呈正相关关系;生长季NDVI变化与太阳辐射整体呈负相关关系。气温升高对草甸区植被生长的促进作用更强,对草原区植被生长的抑制作用更强。(3)研究区NDVI的空间分布主要受土壤水分含量、气候因子和坡度的影响,其中,土壤水分和坡度共同作用时影响最大。本文利用多种方法量化了研究区气候因子及其交互作用对植被变化的影响,进一步揭示了区域气候环境要素对NDVI变化的影响规律,可为青藏高原多年冻土区的气候环境变化研究、生态环境保护等提供新的依据。

关键词：青藏高原 Landsat NDVI 时空变化驱动因子

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青海湖入湖口水温演变初步研究

干旱区研究 2024年第9期41卷 1503-1513页

作者：谢刚王甜甜于涛董靖玮陈世强王梦晓张圣杰张浩铭兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 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甘肃兰州730000 中国科学院青海湖综合观测研究站青海刚察812300

受全球气候变暖的影响,青藏高原湖泊、河流的温度显著升高,水温变化与水生生物的繁育息息相关,但目前对于青海湖裸鲤洄游产卵的重要场所——河流入湖口的水温研究较少,水温变化对于裸鲤产卵的影响也尚不明确。因此本研究基于刚察气象站... 详细信息

受全球气候变暖的影响,青藏高原湖泊、河流的温度显著升高,水温变化与水生生物的繁育息息相关,但目前对于青海湖裸鲤洄游产卵的重要场所——河流入湖口的水温研究较少,水温变化对于裸鲤产卵的影响也尚不明确。因此本研究基于刚察气象站观测数据、中国区域地面气象要素驱动数据集(CMFD)、欧洲中期天气预报中心第五代陆面再分析数据集(ERA5-Land)、第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的多模式数据,尝试利用Fresh water Lake Model(简称FLake模式)模拟青海湖最大支流布哈河入湖口处水温并评估其适用性,探讨了再分析数据和CMIP6多模式数据驱动模拟历史(1981—2014年)水温的集合的优越性,预估了未来时期(2024—2100年)三种情景下的水温演变及成因,结果表明:(1)CMFD和ERA5-Land模拟水温的集合优于单个模式的模拟水温且在短期和长期模拟结果精度都较好,CMIP6多模式长期的模拟水温集合优于单个模式的模拟水温,可以较好的再现再分析数据模拟水温的集合。(2)未来布哈河入湖口的水温随着排放强度的增加显著升高,与水温呈正相关的气象因子从大到小依次为气温、比湿、向下长波辐射和向下短波辐射,呈负相关的气象因子是风速;除远期高排放情景(SSP585)的向下短波辐射,其他情景的气象因子与水温的关系均通过了95%的显著性检验。(3)近期(2024—2040年),三种情景的水温较历史时期均有少许升高,水温间的差异不大,青海湖裸鲤产卵的窗口期略微缩短,水温升高会对裸鲤的产卵造成轻微影响;中期(2041—2060年),三种情景的水温进一步升高,水温间的差异逐渐显现,裸鲤的产卵窗口期明显缩短,水温升高对裸鲤的产卵有一定的危害;远期(2081—2100年),三种情景的水温差异更显著,SSP126和SSP245情景的升高速率减慢;SSP585情景的水温升高速率依旧加快,水温持续升高导致裸鲤的产卵窗口期显著缩短,一定程度限制了青海湖裸鲤的产卵活动。

关键词：布哈河入湖口 FLake模式 CMIP6预估水温青海湖