在青藏高原气候暖湿化的背景下，青藏铁路作为横穿多年冻土区的高原铁路，其周边地表水体的存在与变化会影响到铁路尤其是冻土路基的稳定性。本研究基于遥感数据，获取了2006—2021年青藏铁路周围1 000 m范围内的地表水体分布情况，并分析其时空分布特征。在此基础上，结合案例分析，探讨了青藏铁路沿线路侧积水对冻土路基变形稳定性的影响及其宏观表征。结果表明，青藏铁路周边的地表水在数量分布上以小于0.5 hm2的水体为主，且地表水的分布方向主要是在铁路的东南—西北方向。从时间变化上来看，地表水体的数量主要呈现增加趋势，由2006年的1 809个增至2021年的2 170个，数量增加了19%。水体面积同样具有扩大趋势，大于2 hm2的水体在数量占比上由6.91%增加至7.74%。此外，案例分析表明，路侧积水会对冻土路基的变形稳定性产生显著影响。多年冻土层、地表积水和路基三者之间可能会形成一定交互作用，工程扰动和气候变化均会导致路基下伏多年冻土层的退化，进而导致地表积水的产生，而地表积水又会进一步促进多年冻土层的退化，使路基产生更为严重的沉降，而当路基单侧附近存在积水时，路基可能会产生严重的不均匀沉降。因此，需要重点管控路基周边积水问题。本研究可为青藏铁路工程运维提供数据与案例支撑。
在全球变暖背景下，极端天气气候事件日益频发，冰川作为气候变化敏感的指示器，其物质平衡对极端天气气候事件的响应值得关注。本文选取有丰富观测资料的祁连山七一冰川，利用全球开放冰川模型（OGGM），重建了七一冰川过去50年的物质平衡资料，结合极端温度和降水指数以及度日因子系统分析了极端天气气候事件对七一冰川物质平衡的影响。结果表明：（1）七一冰川物质平衡过去50年间整体呈现亏损趋势，总体速率为-0.102 m w.e.⋅a-1；1974—1993年呈冰川物质积累状态，速率为+0.259 m w.e.⋅a-1；1993年发生突变并转入快速亏损期，速率为-0.336 m w.e.⋅a-1。（2）研究时段内七一冰川区的气候呈现明显的增暖增湿趋势，具体而言，暖极端指数普遍上升，冷极端指数显著下降，气温日较差（DTR）整体呈微弱下降趋势，速率为-0.08 ℃⋅（10a）-1，且自20世纪90年代后下降速率显著加快至-0.29 ℃⋅（10a）-1；区域增湿特征明显，年总降水量以34.73 mm⋅（10a）-1的速率显著增加。（3）极端高温事件是七一冰川物质平衡加速亏损的重要因素，其通过增强消融过程，加速冰川物质亏损，消融贡献率年平均达21.3%，在极端高温事件高发年份甚至接近50%；通过短期观测数据回归分析初步得出，极端高温事件对冰川物质平衡表现出明显的非线性影响特征。
积雪作为重要的淡水资源，在维持生态系统稳定、保障水资源供给及支撑农业灌溉等方面发挥着关键作用。新疆地处我国西北内陆，气候干旱，蒸发强烈，对积雪融水的依赖程度极高，积雪资源的变化对区域水安全和生态格局具有重要影响。近年来，随着全球气候变暖加剧，新疆积雪覆盖范围和持续时间显著减少，“积雪干旱”现象日益突出。基于此，本文系统分析了1980年以来新疆冷季积雪干旱的时空变化特征。结果表明，新疆冷季积雪干旱具有显著的空间差异性，天山以南区域积雪干旱平均发生频率为38%，以北区域发生积雪干旱的平均频率为18%，整体呈现南高北低的分布特征。不同类型的积雪干旱变化趋势亦存在差异。过去40年间，温暖型和干燥型积雪干旱最大占比分别从53.91%和59.04%下降至17.61%和6.98%，其发生范围缩减率分别为275 km2⋅a-1和87.5 km2⋅a-1；而温暖干燥型积雪干旱面积占比则从22.41%增至47.11%，平均每年扩增31.25 km2。诱发不同类型积雪干旱的主导因素各异，其中，干燥型积雪干旱与温暖干燥型积雪干旱的发生与单一气候因子的变化密切相关，而温暖型积雪干旱的发生则受到多种气候因子的共同作用。研究结果为深入认识气候变化背景下新疆雪水资源的变化机制提供了科学依据，也为干旱半干旱地区水资源管理与积雪灾害防控提供了理论支持。
青藏高原多年冻土区活动层水热过程及其地表能量平衡过程研究对高原生态系统的安全与稳定有着重要的意义。本研究基于青藏高原唐古拉站点2005—2006年观测资料，系统分析了活动层水热过程与地表能量通量的变化特征，并应用GEOtop模型开展数值模拟试验。结果表明：唐古拉地区活动层土壤温度呈正弦型变化，随深度增加振幅减小、相位滞后；土壤湿度季节变化显著，与降水高度同步；冻融过程呈“单向融化，双向冻结”的特征；各地表能量通量随季节变化，感热和潜热具有明显的季节交替规律。此外，GEOtop模型能较好地模拟出土壤温湿度的动态变化特征，平均相关系数（r）均在0.94以上；对活动层融化过程的模拟也较为准确，活动层厚度模拟偏差仅4%。在地表能量通量方面，GEOtop模型对净辐射、感热和潜热的模拟效果良好，但对地表土壤热通量的模拟受模型算法的简化假设影响存在一定的局限性。总体上，GEOtop模型能够较为准确地描述唐古拉多年冻土区地表—活动层水热过程，在青藏高原多年冻土区有较好的适用性。
在多年冻土区进行工程建设，将不可避免引发下伏多年冻土热状况变化，进而威胁到冻土地基的承载力和工程构筑物的长期稳定性。目前，多年冻土区水利工程建设较少，现场监测数据匮乏，工程施工和流动水体双重作用下冻土地基热状况的变化规律尚不清晰。以青藏高原腹地连续多年冻土区某渠道工程为对象，开展了渠道天然孔、岸坡孔、坡脚孔和中心孔20 m深度范围内地温的连续观测，系统研究了开挖后4年内（2020—2024年）渠道及周边不同位置活动层厚度、浅层与深层冻土地温，以及近地表能量收支过程。结果表明，受过流水体携热影响，中心孔和坡脚孔浅层土体自地表向下的起始冻结时间相较于天然孔和岸坡孔均有明显推后。渠道开挖和过水引发了下部和周围多年冻土退化，监测期内天然孔活动层厚度增加缓慢，维持在3.9~4.5 m，而岸坡孔、坡脚孔和中心孔活动层厚度逐年增加。监测期内，渠道岸坡孔、坡脚孔和中心孔10 m深度范围内冻土均经历不同程度的升温过程，距离过水断面中心越近，下部土体受到的热侵蚀作用越明显。从近地表土体温度和能量收支情况看，渠渠道中心孔约0.5 m深度处土体年平均地温较天然孔高3.4~5.2 ℃，近地表土层处于吸热状态，年最大吸热量达79 507 kJ·m-2。现场监测数据可为未来多年冻土区渠道地基热力稳定性分析提供重要参考。
多年冻土区公路工程建设与维护面临冻融循环、冻胀与融沉等严峻挑战。其中，融沉是导致路基超限变形、差异沉降以及路面开裂等病害的主要原因，尤其在气候变暖背景下，冻土融沉病害问题日益突出。深入研究冻土融沉特性，构建融沉系数与冻土物性参数之间简单、可靠的经验公式，对于冻土区公路工程设计与维护至关重要。在青藏工程走廊沿线典型多年冻土区段，通过现场钻探获取139个原状冻土样品，并开展室内单向融化试验测试，重点研究了粗粒土、粉土与粉质黏土三类典型冻土的融沉特性。通过线性回归分析，建立了粗粒土、粉土和粉质黏土三类冻土融沉系数与含水量、干密度之间的定量经验公式。结果表明：冻土融沉系数与含水量呈显著正相关关系，而与干密度呈显著负相关关系。其中，粉质黏土的融沉性质对含水量与干密度的变化较为敏感，并存在约44.2%的强融沉界限含水量与1.15 g⋅cm-3的强融沉界限干密度，与粗粒土、粉土融沉性质存在明显差异。通过与已有文献中试验结果及现行规范的对比，发现规范推荐的经验公式计算值往往偏大，易在高含水量、低干密度情况下高估冻土融沉系数，而且未对粉土与粉质黏土的融沉特点进行区分，难以准确指导青藏工程走廊沿线粉质黏土融沉系数的确定。基于此，建议在工程实践中以现场或室内试验结果为主，并为粉质黏土建立独立的融沉系数预测模型。本研究可为青藏高原多年冻土区工程设计与融沉病害的防治提供数据参考。
针对（深）季节冻土区既有铁路路涵过渡段的冻害问题，在兰新铁路芨岭—山丹段K411+860~K411+880路涵过渡段开展了路基温度、水分变化的现场监测，研究季节冻融过程中路涵过渡段水热环境的时空变化规律，揭示其冻胀病害形成的水热耦合机制。研究结果表明：涵洞的存在和列车运行产生的强制对流效应共同导致路涵过渡段温度场空间差异显著，距涵洞侧壁越近，路基冻深越大，冻结期越长，涵侧路基冻深达2.10 m，冻结期为175 d。距线路越近，路基冻深越大，冻结期越长，护网外1.50 m处冻深为1.50 m，冻结期为130 d。天然地面冻深为1.20 m，冻结期为105 d。该处路基土主要为粉粒含量高于70%的低液限粉质黏土，且实际压实度不足。监测初期路基土的平均体积含水率高于冻胀起始含水率，该路基土在土质、寒季低温环境与高含水率的共同作用下极易产生冻胀融沉病害。此外，土层中的多孔架空结构与涵洞引起的温度场差异对路涵过渡段内含水率的分布影响剧烈，监测期内涵侧1.50 m处均质黏土层的未冻水含量平均波动幅值达路涵过渡段内多孔架空结构层的1.76倍，表明多孔架空结构和温度场的共同作用减弱了冻融循环过程中的水分迁移与重分布。结合冻害形成原因，建议对该路涵过渡段采取“保温+防水”的工程措施。研究成果可为（深）季节冻土区铁路路涵过渡段的冻害防治提供理论技术指导。
多年冻土区资源开发所导致的覆岩裂隙渗漏问题，造成了地下水系统失衡和冻土退化加剧。基于块石结构具有显著的“热半导体”效应，可促进寒冷地区多年冻土发育的特点，本文设计了一套用于模拟冻结法改良覆岩裂隙的试验装置，包含模拟试验箱、模拟裂隙层、数据采集系统、模拟降雨系统、温控系统，以煤矸石作为试验材料，将高寒矿区气象数据（温度、降雨）作为室内模拟试验的边界条件，在无降雨和降雨两种条件下，对70 cm、80 cm、90 cm三种不同厚度煤矸石层的降温性能及其封堵裂隙的效果开展了试验研究。试验结果表明，降雨可有效减少热流传到煤矸石层底部。70 cm、80 cm、90 cm三种厚度的煤矸石层均能有效散热，从而降低底部温度，其中80 cm厚度的煤矸石层散热能力较好，其在10个试验周期下的平均净散热量最大。在降雨条件下，煤矸石层主动冷却效应可抵消降雨影响，确保底部温度稳定低于0 ℃，三种厚度的煤矸石层均能有效降温，其中80 cm厚度的煤矸石层表现出更好的降温性能。从结冰封堵裂隙的效果来看，80 cm厚度的煤矸石层具有更佳的裂隙封堵效果，裂隙封堵时间仅需3个冻融周期，70 cm和90 cm厚度的煤矸石层则分别需要5个和7个冻融周期。研究成果可为高寒矿区覆岩裂隙渗漏的近自然治理提供理论依据。
设置多年冻土区路基温度场上边界条件有助于提高路基稳定性计算和预测的精度。本文提出一种考虑路基横向空间非均匀边界条件，结合气象数据，采用机器学习预测地温场上边界的关键参数，可在有限监测数据条件下实现地温场的模拟与预测。基于傅里叶定律与焓法原理构建温度场控制方程，采用COMSOL Multiphysics软件进行二次开发建立地温场模型；通过线性插值建立路基横向边界条件，并引入长短期神经网络预测表层地温变化。以青藏公路斜水河断面为研究对象，建立路基及地基的地温场数值模型，利用2010—2015年监测数据对模型进行验证，并预测2015—2020年地温场变化。结果表明，所建立的地温场数值模型能准确模拟路基温度场分布特征，模拟计算结果与实测地温数据在地温数值、相位及深度变化规律等方面均具有较高一致性，模型能有效反映阴阳坡效应导致的路基横向地温变化过程差异；基于LSTM的边界条件预测方法具有良好的适用性，2015—2020年预测结果与实测地温进行对比，验证了模型的适用性与预测精度，研究可为监测数据有限的冻土区路基温度场及时准确计算提供理论支撑。
硫酸盐渍土因含水率变化引发的盐胀问题是研究的热点和难点，本文提出采用风积沙改善其水稳定性。通过干湿循环方法制备单元体试样，结合三轴与微观试验，系统研究硫酸盐含量、干湿循环次数及风积沙掺量对试样物理力学性质的影响。试验结果表明，硫酸盐渍土试样经历3次干湿循环后力学特性趋于稳定。干燥阶段，硫酸盐向试样表层迁移结晶引发盐胀；湿润阶段，水盐迁移则加剧试样变形，最终导致孔隙率增大。通过比较不同硫酸盐-风积沙复合试样在干湿循环后的结构劣化率发现：风积沙的最佳掺量为5%，试样结构劣化率降低37.6%；掺量增至10%与20%时，劣化率分别升高至61.4%和65.5%。最后，分析了硫酸盐含量、干湿循环次数、孔隙率、风积沙掺量和围压对强度的影响趋势，并基于此修正Duncan-Chang模型，修正后的模型可较好地预测干湿循环下试样的应力-应变曲线。
为研究冻结黏土在不同试验条件下的力学特性，本研究开展了单轴压缩试验与分级加载蠕变试验，分析了温度和含盐量对冻结黏土强度与变形特性的影响。同时引入内变量理论，将应变视为内变量，建立了适用于含盐冻结黏土蠕变行为的本构模型。试验结果表明，在不同温度和含盐量条件下，冻结黏土的应力-应变曲线均呈现出应变软化特征。在恒定温度下，随着含盐量的增加，试样的破坏强度呈逐渐降低趋势；而在恒定含盐量下，温度降低有助于提高冻土的抗压强度。此外，变形模量随含盐量的升高而降低。在蠕变试验中，蠕变应变随着加载时间的延长逐渐累积，表现出明显的初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变阶段。对于相同加载应力，随着温度的降低，蠕变变形值明显减小；而在相同温度下，蠕变值则随着含盐量的增加而显著增大。进一步将内变量理论与试验数据相结合，对传统内变量蠕变模型进行了修正，修正的内变量蠕变模型可较好地拟合试验结果，能够有效反映冻结含盐黏土的时效变形规律。
为探究冻土融化对冻土桩基承载特性的影响，本文通过室内冻土桩基模拟试验，基于冻土桩基与融土桩基两种工况，分析了桩身应变、桩侧冻结应力、桩基承载力及桩顶位移的变化特征。研究结果表明：桩身应变随埋深递减，随荷载增加而递增，且相同荷载下，融土桩身应变高于冻土桩身应变。桩侧冻结应力沿桩基埋深呈现先增后减趋势，冻土融化导致上部冻结应力减弱，而下部冻结应力增强。承载力主要由桩侧冻结力承担，冻土融化显著降低了这一承载特性。本试验中冻土融化使得冻土桩基的承载力减小了16.9%，冻土融化对冻土桩基承载能力十分不利，因此工程实践中应充分考虑冻土保温措施。
为了探究覆盖效应下非饱和硫酸盐渍土在冻融循环过程中的水盐迁移规律，本文开展了封闭条件下的土柱试验并分析了水盐运移特征。基于热-质守恒原理，建立了非饱和硫酸盐渍土的水-汽-热-盐耦合数学模型，并利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件进行数值求解。通过对比土柱试验结果，验证了耦合模型的可靠性，并进一步揭示了各物理量在冻融过程中的变化规律。结果表明：冻融循环作用下，土柱表层土体的液态水含量和盐分浓度均随冻融循环次数的增加而增大。第10次冻融循环，表层0.35 m深度土层的液态水含量和盐分浓度值相比初始值分别增大2.5%和5.5 kg⋅m-3；冻结期，表层土体的液态水通量为0，下部未冻结区土体的液态水向上迁移；融化期，表层土体的液态水向下迁移；冻结期，表层土体的水汽通量大于液态水通量，水汽迁移是表层土体水分积聚的主导机制；表层土体的基质吸力值随冻融循环次数的增加整体减小，深层土体的基质吸力值则整体增大；基质吸力梯度是驱动土体内部水盐迁移的关键驱动力。研究结果可为季节冻土区盐渍土覆盖效应工程病害防治提供理论依据。
季节冻土区生物炭固化重金属的长期稳定性面临冻融循环的挑战。为评估不同冻结条件下生物炭固稳重金属污染土的长期稳定性，以生物炭（BC）固化铅、镉复合污染土为研究对象，分别开展开放系统和封闭系统条件下冻融循环试验和毒性浸出试验（TCLP）。结果表明，开放系统条件下，经11次冻融循环后，BC固化体中Pb和Cd的平均TCLP浸出浓度分别为5.99 mg⋅L-1、1.31 mg⋅L-1，较封闭系统增大178.60%和125.86%；开放系统下BC固化体在7次冻融循环后，Pb、Cd浸出浓度局部超出国家土壤标准所规定的限值范围，11次冻融循环后整体超出限值，而封闭系统恒温冻结工况下未超出限值。XRD和FTIR分析结果表明，虽然生物炭在冻融循环过程中被氧化，其表面含氧官能团增多，加大了对重金属的吸附能力，但是水分迁移和温度梯度诱导的分凝冻胀，加重了冻融循环对固化效果的负面影响，且随冻融频次增加而不断加剧。因此，在评价生物炭固化重金属长期稳定性时，考虑水分迁移所引起的冻胀对固化效果的劣化影响是必要的。
探究变化环境下的径流演变规律，对石油河水资源可持续管理具有重要理论意义与实践指导价值。基于石油河玉门市水文站月径流量数据及气象站月尺度数据，采用集中度、Mann-Kendall趋势检验、小波分析、Budyko模型等方法分析流域径流量的年内分配特征、年际趋势、突变和周期变化，以及量化气候和下垫面改变对径流的驱动作用。结果表明：石油河径流年内分配趋于均匀化，集中期推迟，径流呈现夏汛冬枯的特点。1978—2024年，石油河径流、降水变化各异，径流量以0.013×108 m3⋅（10a）-1的速率呈不显著上升趋势，降水量呈显著下降趋势；径流突变年份为2005年，突变后径流量增加25.48%，而降水突变发生于1984年；年径流和降水量的第一主周期分别为10 a和21 a。在变化期（2005—2024年），径流对下垫面参数的弹性系数为-1.86，对降水的弹性系数为1.56，对潜在蒸散发的弹性系数为-0.56。弹性系数分析表明，径流对下垫面参数变化最敏感，降水次之，对潜在蒸散发最不敏感。Budyko模型与双累积曲线法归因分析结果一致，下垫面改变对径流变化的贡献率分别为126.84%和110.18%，表明下垫面变化是石油河径流增加的主导因素。下垫面改变具体表现为草地转换为裸地，以及温度上升引起的冰川面积缩减。石油河流域未来水资源管理中应高度重视人类活动产生的水文效应。
黄河宁蒙河段因其特殊的地理与气候条件，成为我国凌汛灾害最为频发的区域，凌峰流量的精准预测对防凌调度与灾害防控至关重要。然而，传统预报方法受制于河道条件变化与人类活动影响，适用性逐渐减弱；同时，现有机器学习预报研究多聚焦算法优化，对多因素耦合机制与影响路径的分析不足，制约了模型解释性与预报稳定性。针对上述问题，本研究以头道拐断面为对象，耦合随机森林（RF）与决策实验室法（DEMATEL），构建RF-DEMATEL模型，系统识别影响凌峰流量的关键因素并量化其交互强度与方向；通过路径分析揭示多因素耦合作用机制，并基于重要性排名建立机器学习预报模型。结果表明：槽蓄水量释放（占比31.26%）与来流流量（占比23.83%）是影响凌峰流量的主导因素；气温通过驱动来流增加与槽蓄释放间接助推凌峰形成，是耦合路径中的核心变量。与Model-Full模型相比，基于筛选变量构建的Model-6F模型在2022—2024年冰期预报中整体表现更优，说明剔除冗余因素有助于减少噪声干扰并提升模型预测性能。本研究为凌汛预报提供了可解释的因素筛选框架与建模路径，对提升黄河冰凌洪水预报能力具有重要实践意义。
积雪作为冰冻圈的重要组成部分，深刻改变着地表能量收支平衡、水文循环过程及大气环流特征。青藏高原湖泊分布广泛，冰雪资源丰富。空间差异明显的积雪通过影响湖水温度与冰情，不仅影响着湖泊生态系统，还对区域气候产生反馈。然而，目前对于高寒湖泊冰封期积雪覆盖对湖水热力传输过程、湖冰物候和湖冰厚度演变规律的影响尚不明确。因此，本研究利用鄂陵湖原位观测数据、MODIS地表温度数据、遥感影像、周边气象站观测数据和中国地面气候资料日值数据（V3.0），对比分析了观测的少雪（2015—2016年）和多雪（2022—2023年）条件下冰下水温变化规律及冰情特征，利用LAKE2.3模式探讨了降雪及其光学特征参数的影响。观测结果表明，鄂陵湖冰封期少雪和多雪条件下冰下水温均呈上升趋势，但少雪年水温、湖水升温速率和湖冰平均生长速率均高于多雪年，并且相较多雪年，湖冰开始消融时间提前、冰封期缩短。数值试验结果表明，LAKE2.3可以较好地模拟出湖水温度和冰情特征的量值和变化；积雪是导致鄂陵湖少雪年与多雪年湖水温度和冰情特征差异的主要因素；积雪的反照率和消光系数减小均可造成冰水界面入射辐射的增加，从而导致少雪年和多雪年的湖水温度和冰情特征产生差异，总体来看，反照率变化产生的影响效果更为显著。本研究明确了积雪及其光学特征参数对高原湖泊水温与冰情的调控机制。这一认识不仅深化了对冰冻圈与湖泊生态系统相互作用的理解，还为青藏高原的生态保护与气候变化应对提供了科学支撑。
全球变暖已深刻影响多年冻土区泥炭地的碳循环过程，在气候变化与碳达峰碳中和战略目标的双重背景下，多年冻土区泥炭地的土壤有机碳（soil organic carbon， SOC）损失已成为一个关键研究热点。然而，目前针对大兴安岭多年冻土区泥炭地SOC的研究明显缺乏基于本地数据校准的高精度、区域特有的SOC数据库和预测模型，泥炭地生态系统中碳-氮-水耦合循环及其生物调控机制的研究仍不完整，野外原位控制实验也是目前的研究空白。基于此，本文系统综述了气候变暖背景下黑龙江省大兴安岭多年冻土区泥炭地SOC损失的时空特征及其主要驱动机制。研究结果表明，大兴安岭不同多年冻土区泥炭地的SOC损失表现出显著的空间异质性：（1）在连续多年冻土区，SOC储量通常较高。然而，随着气候变暖导致活动层明显增厚和多年冻土退化，SOC矿化与损失速率显著增加。活动层加深使得先前冻结的碳库暴露于微生物分解作用之下，可能使这些巨大的碳储存库转变为增强的碳源。（2）在不连续多年冻土区，SOC损失受气温、水文动态和植被变化的协同调控。气温升高直接增强了微生物活性，而水分状况的变化则关键性地调控着厌氧与好氧分解途径。同时，植被组成和生产力的变化进一步影响着碳损失。（3）在岛状多年冻土区，地温上升更快且多年冻土斑块正在减少，SOC分解和侧向迁移速率显著增强。强烈的水力侵蚀和热喀斯特发育促进了SOC的物理迁移和生物地球化学过程。目前研究表明该区域尤为脆弱，在未来可能转变为强大的碳源。该区域SOC的时间变化特征是控制其分解、矿化和迁移的核心机制，春季融化期二氧化碳（carbon dioxide， CO₂）和甲烷（methane， CH₄）排放呈现明显峰值，积雪消融和地表水动力变化使泥炭地损失更多的可溶性有机碳（dissolved organic carbon， DOC），冻融交替影响土壤微生物群落结构，进而影响SOC的稳定性和降解速率。冻融循环物理性地破坏土壤团聚体，释放受保护的SOC，并显著改变土壤微生物群落结构和功能。这些改变影响着SOC的稳定性及其后续的降解速率，所以总结SOC的时间尺度特征十分重要。温度、土壤水分变化、植被类型差异、微生物及土壤理化性质，如土壤质地、阳离子交换量（cation exchange capacity， CEC）与矿物组成等多因子耦合作用共同驱动SOC损失。这种复杂的相互作用最终决定了SOC损失的强度和形式。未来的研究应优先建立长期监测网络，开发高分辨率数据集，并构建整合水文、热力和生物地球化学过程的机理模型，同时引入同位素示踪技术，强化多实验技术手段的耦合与集成，以系统解析多年冻土区泥炭地中碳-氮-水耦合机制及其微生物调控机制，从而实现对冻土区SOC流失动力学的更全面揭示。至关重要的是，未来还需要开展更多的野外原位控制实验，以预测在未来预期的气候和水文变化下SOC的损失规律。本研究旨在为国家“双碳”目标下高纬度地区的碳损失控制和气候响应研究提供科学依据。
多年冻土是巨大的有机碳库，其在气候变化背景下的快速退化将释放溶解性有机质（DOM）。植被是驱动土壤有机质积累与转化的重要因素，然而有关植被类型如何影响青藏高原多年冻土DOM的组成与特性的研究仍显不足。本文结合紫外-可见吸收光谱及三维荧光-平行因子分析方法，研究了青藏高原北麓河多年冻土区四种典型植被（高寒湿草甸、高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠）土壤中DOM的组成与特性。结果表明，高寒草甸土壤以高腐殖化的低分子量DOM为主（HIX=0.85，E₂/E₃=4.88）；高寒草原土壤DOM的芳香性较高（SUVA254=12.71 L·mgC-1·m-1）；高寒荒漠土壤因其DOM的DOC、E253/E203及HIX值较低，表现出DOM浓度低、腐殖化程度低且分子结构简单等特点。荧光指数显示所有DOM均以微生物来源为主（FI>1.8），其中高寒湿草甸、高寒草甸和高寒草原土壤中DOM组分以微生物未充分降解的陆源类腐殖质为主（占比超过50%），而高寒荒漠则以类蛋白组分为主（约占35%）。沿“高寒湿草甸/草甸—高寒草原—高寒荒漠”的植被空间梯度变化，DOM含量（DOC）、腐殖化程度（HIX）显著降低，类蛋白组分显著升高，表明植被类型是驱动多年冻土区DOM化学多样性的关键因子。
青藏高原是研究气候交汇效应和物质迁移循环的理想场所，开展其地表自然土壤理化特征研究，有助于了解该区域的气候环境状况和演化过程。本研究基于X射线荧光光谱（XRF），开展了青藏高原表土常量元素及其化合物的成分和空间差异分析，旨在揭示青藏高原地表物质组成分布状况及粉尘物源意义。结果表明，青藏高原表土中主要常量元素为Si、Al、Ca、Fe、Mg、K、Na、Ti、P和Mn，其中含量较多的Si、Al、Ca分别占56.01%、17.41%和10.12%。常量化合物主要包括SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、TiO2、P2O5、MnO等，其中SiO2、Al2O3、CaO分别占土壤化合物的62.42%、16.65%和7.64%。空间分布上，SiO2和CaO的含量在青藏高原东南部较高，东北部较低；而Al2O3的分布总体较为均匀。青藏高原表土总体上表现出中等程度的化学风化，各区域化学风化强度为南部>东北部>东南部，且风化率平均值（CIA：69.60，BA：97.58）显著高于周边邻近沙漠地区及上部陆壳UCC均值（CIA：47.93，BA：145.24）。这表明青藏高原与周围环境地表风化过程存在明显差异，主要是其独特的气候环境形成了特殊的土壤风化过程所致。本研究提供了青藏高原地表化学风化强度和环境差异的常量地球化学新认识，揭示了青藏高原表土粉尘物质的潜在来源。
为解决传统冻土抗剪强度测试耗时费力、难以满足工程动态预测需求的问题，引入Boosting模型、Bagging模型、Stacking模型和Voting模型对基模型进行集成，探究不同集成策略对于模型性能的影响，提出一种基于简单参数预测冻土抗剪强度的方法。首先以内蒙古地区的粉质砂土为对象，通过室内试验建立以冻结时间、冻结温度、含水率、轴向压力和抗剪强度为特征的768组冻土数据集，然后对包含单一模型、集成Bagging模型、集成Boosting模型的27种基模型进行精度比较，选取9种精度最高的模型作为Stacking模型和Voting模型的基础模型。最后，利用决定系数（R 2）、平均绝对误差（MAE）和均方误差（MSE）对Stacking和Voting模型的学习能力和泛化能力进行综合评估和对比分析，并结合特征重要性结果对各特征的影响程度进行分析。结果表明，Stacking模型性能最优（R 2=0.998，MAE=1.7091，MSE=6.4233）。Voting模型的性能略低于Stacking模型（R 2=0.9979，MAE=1.6864，MSE=6.7903）。两个模型的特征重要性排序为：含水率>冻结时间>冻结温度>轴压。合理的集成学习策略可在较少输入参数条件下实现高精度预测，为寒区工程中冻土稳定性分析与设计提供了一种高效、经济且具有可解释性的新方法。
目前，细粒冻土的直剪力学表征长期受制于常规小型直剪设备的荷载量程不足、测量分辨率低、便捷控温缺乏等问题。本研究提出对现有的ShearTrac-II高精度常规小型直剪仪剪切盒组件进行局部控温改装，构建适用于细粒冻土的高精度温控直剪系统。在不改变原系统加载框架、自动控制功能及测试精度的前提下，在装载盒与上剪切盒内部嵌入双独立冷液循环通道，并配合复合热隔离结构，构建可温控剪切盒组件，并验证试样温度控制的可重复性与准确性，弥补了ShearTrac-II高精度常规小型直剪仪不能控温的问题。在此基础上，进一步依托该装置开展冻结粉质黏土的系统直剪试验，可以获得更加精确的试验数据。工况覆盖温度-1.0~-5.0 ℃、含水率12%~26%，以及法向应力100~700 kPa。结果表明，粉质黏土试样以应变软化为主，且随温度降低、含水率增大，剪切强度整体升高且脆性增强。多因素（ANOVA）与响应面（RSM）分析进一步表明，温度的二次项贡献最大，其中交互项分析显示，温度、含水率与法向应力之间存在显著的复合调控作用，说明在实际工程中应关注其协同效应对冻土力学性能的调控机制。综上，改装后的小型温控直剪系统兼具高荷载能力、高测量分辨率与精准控温性能，可为细粒冻土低温剪切力学机制研究及寒区工程设计参数获取提供可靠的实验平台。
在全球气候变暖背景下，冰冻圈的快速变化关乎人类生存与发展，已成为国际关注的前沿和热点。由于冰冻圈关键要素主要分布于高寒、偏远地区，遥感技术已经成为获取冰冻圈信息的重要手段。因此，开设冰冻圈遥感类课程是地球科学相关领域人才培养的必然需求。我国西北地区高校较早开设此类课程建设，积累了较为成熟的教学经验，具有重要的借鉴与推广价值。本文通过调研西北地区高校冰冻圈遥感相关专业设置的现状，分析其区域特色和学科优势，结合国内外相关课程开设现状，探讨了《冰冻圈遥感》课程设置的必要性及实施路径。研究发现，西北地区高校的冰冻圈遥感相关专业开设相对密集且教育层次高，冰冻圈领域科研优势明显，培养了多名国家级人才，实验室与科学观测站数量较多，可为课程学习及实践提供丰富的资料与场所。国内外多所高校也以多种形式开设了冰冻圈遥感相关课程，但仍存在课程定位不清、师资分布不均、教学模式单一等诸多问题。针对上述问题，本文以西北师范大学《冰冻圈遥感》课程建设为例，从课程定位、内容设置、教学资源、实践环节及课程思政等方面提出了具体解决方案。此外，西北师范大学《冰冻圈遥感》课程通过引入科学家事迹、拓展文献阅读和网络资源整合，增强了学生的学习兴趣。当前该课程仍面临学生学习主动性不足、实践环节薄弱等挑战，需通过优化考核方式、加强实验教学、及时更新课程资料等途径进一步改进。本文总结了西北地区高校开设冰冻圈遥感类特色课程的经验，可为更多高校开设此课程提供参考，对培养具有多学科交叉背景的冰冻圈领域人才有一定指导价值。
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