天山大陆性雪气候雪崩的特点及其形成机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 郝建盛 |
| 答辩日期 | 2020-06-30 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李兰海 |
| 关键词 | 雪崩灾害 诱发因素 诱发机制 雪崩风险评估 雪崩预警 Avalanche disaster Triggering factors Triggering mechanism Avalanche hazard assessment Avalanche forecasting |
| 学位专业 | 理学博士 |
| 其他题名 | Characteristics and Formation Mechanism of Snow Avalanche in Continental Snow Climate—Tianshan Mountains |
| 英文摘要 | 雪崩与滑坡、泥石流、和冰崩类似，是一种由重力驱动的地表流。雪崩具有突发性、难以预测性、破坏力巨大等特点，严重威胁山区交通道路、牧区、旅游区和矿区安全，经常造成基础设施破坏和人畜死伤，从而严重阻碍山区社会和经济的可持续发展。随着气候变化、自然环境变化和人类活动不断向山区扩展，暴露在雪崩风险之下的人口日趋增多，因此雪崩灾害的防治管理需求正在不断增加以保障山区的社会经济可持续发展。雪崩预警和风险评估是雪崩灾害的防治管理的有利手段。天山及其周边大陆性雪气候山区居民深受雪崩荼害，随着该区域社会经济发展，通过构建雪崩防治工程已经难以满足雪崩灾害的防治管理需求。然而由于缺乏对雪崩诱发机理的认识给该区域开展雪崩预警和风险评估带来极大的困难。所以为进一步加强雪崩灾害的防治管理，以下问题亟待解决：1）大陆性雪气候区雪崩类型、发生频率和风险随时间变化的特征及其关键影响因素；2） 降雪、气温升高等外界因素诱发山坡雪层剪切断裂的机理。基于以上问题，本研究通过收集天山巩乃斯河流域雪崩频发区的气象、土壤、地形地貌、积雪和雪崩数据， 分析不同积雪和气象等自然情景下大陆性雪气候雪崩的主要诱发因素，揭示雪崩风险的时空分布规律和影响雪崩风险的关键因素；基于摩尔-库伦剪切理论结合雪层断裂机制， 分析不同诱发因素引起雪层剪切断裂破坏模式，揭示不同诱发因素作用下各种类型雪崩的诱发机制。然后基于雪崩的诱发机制构建雪崩的预警模型，并在天山巩乃斯河流域雪崩频发区进行调试和应用。研究的主要结论如下：1）雪崩发生在每年的 11 月初到次年 3 月底，集中在 29°到 48°范围内的斜坡或沟槽处，发生区地表植被稀疏。雪崩由强降雪、温度剧烈增加、强风、地震等因素诱发形成。50%的雪崩事件是由降雪诱发，并且多发生在降雪量超过 20mm的降雪事件后。 27%的雪崩事件是由温度升高引起，并且多发生在春季温度剧增期间。2） 雪场物理特性、土壤特性和气温随时间不断地演变引起雪崩风险随时间的变化呈现单峰波动。雪崩的风险度在雪深最深，气温呈现回升的二月下半月呈现最大，因此该时期为雪崩预防和防治的加强期。3） 在一个雪季中，不同类型雪崩的危害程度和活跃时间段具有显著差异。大陆性雪气候表层雪崩的释放频率和风险要高于全层雪崩。表层土壤温度高于或等于 0℃，表层土壤含水率高于 0.32 m3/m3，雪场中无可持续脆弱层的时期盛行全层雪崩，其他时期盛行表层雪崩。4） 不同积雪、土壤特性和天气情境下，雪层的剪切强度和剪切应力的差异性变化导致各类型雪崩的诱发机制呈现不同。基于降雪诱发雪崩的诱发机制构建的降雪诱发表层雪崩预警模型（SFAW）能够捕获 75%的区域性雪崩事件，具有良好的雪崩事件和非雪崩事件识别能力。论文在雪崩灾害领域的主要创新点，可归纳为如下：1）定量描述大陆性雪气候积雪、土壤特性和气象等因素与雪崩发生类型和发生概率之间的关系，原创性提出通过实时监测积雪、气象和土壤特性预判潜在雪崩类型的方法。2）提出雪层剪切破坏的五种破坏模式，然后结合各类雪崩类型的特征，揭示了降雪、温度升高和强风等不同诱发情景下不同类型雪崩的诱发机制。基于目前的研究，未来以天山巩乃斯河流域雪崩频发区为示范区域，构建雪崩灾害风险评估、雪崩预警和雪崩防治工程为一体的雪崩灾害防治体系，为其他地区提供参考从而减少雪崩灾害损失。气候变化改变区域积雪特性和气候，将增加对雪崩风险管理的难度，因此评估气候变化对雪崩的风险的影响将在未来工作中展开。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15406]  |
| 专题 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆生态与地理研究所_研究系统 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郝建盛. 天山大陆性雪气候雪崩的特点及其形成机制[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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