“地表过程” 栏目所有文章列表

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  • 地表过程
    陈锦锋, 滕立志, 刘瑞清, 程和琴, 任仲达, 金阳, 张鸿, 贾正阳, 周权平, 邢海斌
    地理学报. 2024, 79(9): 2246-2260. doi: 10.11821/dlxb202409006
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    近年来长江下游潮区界上移、涉水工程建设增多,河道崩岸灾害强度增大。前人通过现场观测、物理模型、数值模拟发现崩岸段存在强烈竖轴回流,但未探讨滩槽交互带水动力分区特征及地貌的微观适应机制。本文基于频繁窝崩岸段多普勒声学流速剖面仪(ADCP)、多波束测深系统获得的高分辨率动力、地貌同步观测数据,结合以往高分辨水下地形资料,研究发现:滩槽交互带流速、流向具有显著分区特性,根据纵向流速u及其与横向流速v的比值|u/v|,即回流强度α,自槽向岸分为主流区(α<1,u>0)、掺混区( α≥1)和贴岸回流区(α<1,u≤0);主流区发育大中型沙波、冲刷槽、冲刷坑,掺混区发育堆积体、小型沙波,回流区发育有窝脊、小型沙波;主流区主流顶冲、回流区回流侧蚀是冲刷地貌发育、崩岸拓展的主要动力,掺混区近主流区一侧的高流速梯度产生冲刷地貌、其余部分低流速使泥沙落淤形成堆积体。本文可为崩岸灾害整治和近岸工程设计监测提供重要参考。

  • 地表过程
    刘畅, 冯兆东, 冉敏, 裴宏业, 惠争闯
    地理学报. 2024, 79(9): 2261-2279. doi: 10.11821/dlxb202409007
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    为进一步理解末次冰消期以来东亚夏季风(EASM)变化的时空特征,特别是中原地区全新世EASM的时空格局及其驱动机制,在AMS 14C年代的支持下,本文基于荥阳盆地湖相—湿地相剖面的正构烷烃和沉积学指标(粒度和总有机碳),重建了荥阳盆地~17.8 cal ka BP以来的气候与环境变化历史。重建结果表明,~17.8—~11.7 cal ka BP是草原环境下的黄土状堆积阶段。~11.7—~8.5 cal ka BP为湿地沉积时段,是森林和湿地扩展的时期。~8.5—~2.8 cal ka BP为湖泊存在时段,木本植物和水生植物丰度达到最高后波动降低。~2.8—~2.4 cal ka BP为湿地存在阶段,菌藻类和/或微生物、沉水浮游植物的烷烃贡献量很大。~2.4—~1.1 cal ka BP为草原环境下的黄土沉积时段。本文进一步基于荥阳盆地长链正构烷烃的平均碳链长(ACL27-33,简称ACL)和C27+29/C31+33比值,结合渑池盆地木本花粉百分含量和禾本科/(蒿属+藜科)比值,重建了中原地区全新世以来湿度变化,并与长江中下游地区和中国北方地区(指黄河以北地区)的全新世湿度序列进行了对比。对比结果显示,全新世中期的干旱时段(~7.0—~4.0 cal ka BP或 ~8.0—~5.0 cal ka BP)与长江中下游地区全新世中期的干旱时段基本对应。这一时段的干旱对应于厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)强度的较低值(即La Nino态)时段和赤道西太平洋SST较高温时段。控制上述EASM影响区的中国中部地区全新世湿度空间格局的主要机制可能是ENSO状态以及由ENSO调控的亚热带西太平洋高压(WPSH)的南北向移动。

  • 地表过程
    刘锐, 臧淑英, 赵林, 吴晓东, 刘立新, 吴少强, 李天瑞, 张紫豪, 何俭翔, 李彪, 张博雄, 程小峰
    地理学报. 2024, 79(9): 2280-2296. doi: 10.11821/dlxb202409008
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    多年冻土对全球变化非常敏感,利用植被演替揭示多年冻土区气候与环境变化具有重要意义。本文以大兴安岭漠河盆地多年冻土岩芯孢粉学为证据,通过AMS14C构建了年代学框架,重建多年冻土区更新世晚期以来植被演替与气候历史,分析了植被演替对多年冻土区环境变化的响应。结果显示孢粉组合较好地反映漠河盆地和外围山地植被组成格局,依据区域关键植被对气候指示关系,漠河盆地30 ka BP以来植被演替指示气候发生了5次显著变化过程:30.0—27.1 ka BP形成草甸湿地景观,指示气候寒冷湿润;27.1—20.5 ka BP形成针叶林草原景观,指示气候相对寒冷干旱;20.5—11.3 ka BP由针叶林湿地向针阔混交林湿地景观转变,指示气温开始转暖,但气候仍寒冷湿润;11.3—1.9 ka BP形成针阔混交林湿地景观,指示气候温暖湿润;1.9 ka BP至今形成针叶林湿地景观,指示气候冷凉湿润。通过对比分析发现,影响植被演替的因素不仅包括纬度和海陆位置上的气候差异,还有多年冻土本身引起的区域环境效应,植被演替对冰期、间冰期多年冻土变化具有不同响应机制。在末次冰盛期,由于多年冻土冻结和扩张,导致多年冻土环境更能适应耐寒耐旱、根系较浅的蒿属、藜属等陆生草本繁殖,干旱草原扩张;在全新世大暖期,多年冻土的融化和退缩不仅为植被提供了良好的生境,还有利于湿地的潜育化和面积扩大,促进水生植被、蕨类苔藓和乔木的大量繁殖,形成森林湿地景观。因此,由于多年冻土的存在,放大了气候的水热特性,植被对多年冻土区环境变化的响应更为敏感。

  • 地表过程
    金秉福, 张云吉, 哈斯额尔敦, 苏志珠, 孔德庸, 于健, 成龙, 费兵强, 韩旭娇, 张亚茹, 李秀彬, 赵学勇, 吴波
    地理学报. 2024, 79(9): 2297-2311. doi: 10.11821/dlxb202409009
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    库姆塔格沙漠北部沙丘表面多呈现褐黑色至灰褐色,在一些羽毛状沙丘(沙垄)表面常出现明暗交错的色斑景观,成为该沙漠独特标识。本文对采自该区表层沉积物样品进行了粒度分析、色粒的目视分类与色度标定以及沉积物色度的仪器测试。研究表明:目视色度指数CI与器测亮度L*和黄度b*有很强的线性对应关系,可以相互替代表达沉积物的颜色和明暗程度。CI和L*与颗粒自身颜色和粒度密切相关,黑色、灰色和褐色来源于碎屑原生岩性和风化物附着物与粗粒径相关性高,表现为色度高、亮度小;而黄色和白色主要为浅色岩石矿物与细粒径相关性高,即色度低、亮度大。沙漠中沉积层理显著,上粗下细的平行层理成为影响沙丘表面色度的重要因素。沙丘表面色度明暗变化是沙粒运动过程中表层粗粒岩屑的蠕动堆积和细粒矿物的风蚀搬运与风动力相适配的结果,色度高的极粗砂(-1.0~0 Φ)或极粗砂+粗砂(-1.0~0.5 Φ)在表层0~1cm深度内含量只需5%~10%的相对变化就会使沙丘表面相邻区域产生色度不同的明暗色斑,这种现象与沙漠物质组成、风力分选和沉积物所处地貌部位关系紧密,是多种自然因素综合影响的结果。本文可为揭示库姆塔格沙漠及类似沙漠沙丘表面颜色成因及形成机制提供实验模型和数据参考。

  • 地表过程
    班凤梅, 李新越, 孟浩, 张蕊, 陈锋, 李涛, 李俊明, 刘卫婷, 董瑞, 毋润民
    地理学报. 2024, 79(9): 2312-2323. doi: 10.11821/dlxb202409010

    洞穴温、湿度是影响石笋生长的重要因素。本文对北京石花洞洞穴温、湿度进行为期43个月的高分辨率(小时)监测分析,探究其发生规律和原因及其与洞内气流活动的关系。结果表明:① 洞穴温、湿度呈现冬春低、夏秋高的季节性变化,洞内温度变化滞后于地表1~3个月,对升温响应慢而对降温响应快,且不同监测点对洞外温度的响应不同。冷季(12月—次年4月),绣花台(XHT)和小蘑菇(XMG)温湿度均呈现下降趋势,二者呈显著正相关;盘龙(PL)点温度变化小且湿度基本处于饱和,二者没有相关性。② 洞内温、湿度日变化季节差异明显,在冷季,PL与XMG点与地表温度日变化相反,白天低夜晚高,而XHT点与地表温度日变化趋势一致;XHT与XMG点与地表湿度日变化一致;暖季(5—11月),洞内与地表温度日变化趋势一致。洞内温、湿度空间变化规律反映了石花洞特殊“楼层式”结构通风的季节性差异以及旅游活动的影响,冬季较强的“烟囱效应”引起的气流活动是洞穴温湿度变化的主要驱动,而在旅游高峰期和游客容易聚集区域,旅游活动的影响显著。本文可以丰富不同洞穴类型下洞内外气流活动的认识,为洞穴石笋的沉积及其古气候反演机理提供重要依据,亦可为旅游洞穴景观保护提供指导。

  • 地表过程
    沈逸, $\boxed{\hbox{吴保生}}$, 王彦君, 覃超, 郑珊
    地理学报. 2023, 78(11): 2735-2749. doi: 10.11821/dlxb202311006
    PDF全文 (2713) HTML (1347)   可视化   收藏

    1999年小浪底水库投入运用以来,黄河下游河道发生持续冲刷,其时空变化过程复杂。基于滞后响应模型单步模式推导得到了黄河下游累计冲淤量的计算公式,2000—2020年计算值与实测值之间的决定系数R2达0.99。当前,黄河下游处于持续冲刷之中,冲刷速度逐渐变慢,当前时段的平衡值与计算值的差异减小,河床冲刷正在逐渐趋向于平衡。基于悬移质泥沙不平衡输沙方程得到了黄河下游主槽单位河长累计冲刷量空间分布的计算公式,2003—2015年计算值与实测值之间的决定系数R2在0.98~0.99之间,相对误差多年平均值为6.2%。结果表明,在当前黄河下游来沙减少,河道发生持续冲刷的背景下,就多年平均情况而言,累计淤积量调整完成一半所需的时间约为3.0 a,完成95%所需的时间约为13.0 a;且随着冲刷的持续发展,黄河下游累计冲刷量的空间分布在逐渐趋于均匀。本文的结果可为分析黄河下游复杂时空变化过程提供参考。

  • 地表过程
    白鹏, 蔡常鑫
    地理学报. 2023, 78(11): 2750-2762. doi: 10.11821/dlxb202311007
    PDF全文 (2222) HTML (2096)   可视化   收藏

    蒸散发(ET)是水循环的关键变量之一,其长期变化直接影响区域水资源的时空分布格局。近几十年来,中国气候和下垫面特征发生了显著变化,但这些变化如何影响ET的时空分布仍缺乏清晰的认识。本文基于Penman-Monteith-Leuning模型和驱动要素去趋势实验定量揭示了降水、净辐射、水汽压差、风速和叶面积指数对中国陆地ET变化的贡献。研究结果表明,1982—2019年中国陆地ET呈显著增加(p < 0.05)趋势,趋势值为1.25 mm a-1。水汽压差、降水和叶面积指数主导了中国陆地ET变化,三者对ET趋势的贡献度分别为44%(0.54 mm a-1)、29%(0.36 mm a-1)和25%(0.31 mm a-1)。ET变化的主导因素具有明显的区域分异规律,西北地区(干旱和半干旱区)ET变化受降水主导,长江大部以及东北北部(湿润区)受水汽压差主导,而黄土高原、华北平原和东北部分地区受叶面积指数主导。本文研究结果可为气候变化背景下中国水资源的差异化管理和规划提供参考。

  • 地表过程
    王诗语, 孙从建, 陈伟, 张鑫, 周思捷
    地理学报. 2023, 78(11): 2763-2780. doi: 10.11821/dlxb202311008
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    水资源作为西北内陆区重要的战略性资源,关系着区域经济社会可持续发展。内陆河作为区域重要的水资源组成部分对全球气候变化响应显著。本文选取祁连山、天山、昆仑山地区典型的内陆河流域,基于长期径流监测,以及降水、融水、河水、地下水等多水体水化学、同位素分析数据,分析了区域径流组成特征及其与主要环境要素的相互关系,评估了其水资源风险。结果表明:① 除石羊河外,20世纪70年代以来研究区大部分河流的年径流量呈现上升趋势;② 研究区各水体大部分为碱性,各水体主导阴阳离子为HCO3和Ca2+和Na+,水化学类型多为HCO3-Ca2+型,且受岩石风化控制影响大;河水TDS呈现相似的季节变化趋势(夏秋低冬春高),而各离子的季节差异显著;③ 除呼图壁河外,区域河水的δ18O呈现出夏秋低冬春高的季节变化特征;④ 研究区地下水、降水和冰川/雪融水对区域径流的年平均贡献分别为42.6%、34.4%和23.0%,区域径流组成存在空间异质性;⑤ 气温变化会增加阿克苏河、和田河和石羊河发生径流变化的风险,而降水波动可能对提孜那甫河流域和疏勒河流域的径流过程构成潜在的风险,和田河存在潜在水质风险。本文研究结果对于区域水资源可持续利用具有重要意义。

  • 地表过程
    周科翰, 王夏青, 刘峰贵, 周强, 万的军, 吕飞亚, 黄平安
    地理学报. 2023, 78(11): 2781-2796. doi: 10.11821/dlxb202311009
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    沉积物DNA因可提供地理环境中带有时间刻度的生物动态信息,被广泛应用于气候变化、生态功能及环境考古等方面的研究。但对该指标在流域范围内的地表过程及影响因素仍缺乏全面了解,限制了沉积物DNA数据分析的准确性与合理性。本文以适宜DNA保存的青海湖西北部布哈河流域表土为载体,通过提取表土DNA浓度并测定粒度、元素、烧失量和TOC等土壤理化特征,结合气候、植被覆盖、土地利用等环境要素,耦合分析该流域表土DNA浓度空间分布的非生物影响因素。结果表明:① 布哈河流域表土DNA平均浓度为0.91 μg/g,干流中游及支流吉尔孟河区域的DNA浓度最高,而靠近湖区的布哈河下游段则含量较低;② 该流域表土DNA浓度与其自身的黏粒和有机质含量呈正相关,而与砂含量和风化淋溶强度呈负相关;③ 高植被覆盖和频繁的放牧活动有助于DNA在土壤中的富集,而暖湿环境下较强的风化淋溶、河流搬运、农耕活动则会降低土壤DNA浓度。上述结果为理解布哈河流域沉积物DNA的埋藏过程及影响因素提供了科学依据,也为未来重建青海湖西侧沉积物DNA组成及区域生态环境、人地关系演变奠定了基础。

  • 地表过程
    张雪芹, 靳铮, 沈鹏珂, 郑度
    地理学报. 2023, 78(11): 2797-2810. doi: 10.11821/dlxb202311010
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    气候变暖背景下湖泊表层水热交换及其气候归因对高寒湖泊蒸发机制和水分平衡有重要影响。本文基于2016—2017年西藏高寒湖泊羊卓雍错非封冻期涡动相关湍流观测通量数据,首次探讨了该湖水热通量小时、日、月变化特征及其与气象因子的关联。研究发现,4—12月羊卓雍错湖面潜热通量平均值显著高于感热通量;水热通量季节差异明显,夏季较高的空气温湿度组合对湖面的湖—气能量交换控制作用显著。在小时、日、月等时间尺度上,与感热通量统计相关性最高的气象因子为湖—气温差;在半小时、日平均等时间尺度上,潜热通量与风速、风速—水汽压差协同量均为较强正相关;日、月平均时间尺度上的湖面水热通量则与水面净辐射通量呈显著负相关,这归因于水面净辐射季节变化以及因湖—气温差和水—气热容量差异所导致的湖面水热通量强度变化的位相差异。本文揭示了藏南高寒湖泊水热通量变化在不同时间尺度上的主控气象因子差异,增进了对高寒湖泊在气候变化背景下能量交换和蒸发机制的认识。