基于阿勒泰国家基准气候站1954—2024年（共71 a）逐日观测资料及将军山、吉克普林、可可托海三大滑雪场2023—2024年和2024—2025年两个冰雪期精细化数据，采用新疆地方标准《冰雪旅游气候资源评价规范》（DB65/T 4875—2024）构建的综合评价体系，系统评估了“中国雪都”阿勒泰冰雪旅游气候资源的禀赋特征、长期变化趋势及典型滑雪场的资源异质性。结果表明：（1）阿勒泰冰雪旅游气候资源禀赋顶级且稳定，冰雪期平均长达140 d，降雪量充沛（平均73.2 mm），雪质优良（雪水比1.3~2.0 mm⋅cm-1），日照充足，能见度极佳，滑雪气象指数为1级（非常适宜）和2级（适宜）的日数合计占比达89.4%；7项核心指标的长期均值均达“非常适宜”最高等级，关键指标“非常适宜”达标率超90%。（2）在气候变暖背景下，阿勒泰冰雪旅游气候资源呈持续“增优”趋势，近71 a来，冬季降雪量以1.49 mm⋅（10a）-1的速率显著增加，滑雪气象指数为1级的日数以0.9 d⋅（10a）-1的速率递增，气候资源综合指数（I C）以0.15 （10a）-1的速率显著上升（P<0.05）。（3）三大滑雪场气候资源各具特色，均达“非常适宜”最高等级：可可托海综合指数最高（I C=2.97），雪季最长（平均172.0 d）、雪质最优且1级滑雪日数最多；吉克普林以极端丰沛的降雪量（两季平均360.5 mm）为核心优势；将军山优质天气高度集中（1级日数占比年均62.8%），且全天营业时段（10：00—23：00）气象条件均稳定达到“非常适宜”标准。（4）基于逐小时数据的精细化评估明确了各雪场最佳运营气象窗口：将军山全天适宜，吉克普林集中于12：00—20：00，可可托海集中于13：00—19：00，为运营调度与安全管控提供了精确指引。（5）构建的“区域—雪场—小时”多尺度评估框架及气候资源综合指数（I C）方法，实现了复杂气候资源的集成量化与对比，可为我国冰雪旅游目的地资源评估、差异化开发及风险管理提供科学范式。
冰雪资源作为供给水资源、调节气候变化和维护生态系统平衡的重要自然资源，对人类可持续发展具有不可替代的意义和价值。在资源和生态环境可持续发展的制约下，如何促进冰雪资源的高质量保护以及可持续利用成为当前亟待解决的问题。本研究在系统分析冰雪资源价值实现的理论、制度、技术、现实等逻辑的基础上，按照“资源—资产—资本”的转化路径，提出政府主导的冰雪资源资产化机制解决权属界定问题，市场主导的冰雪资产资本化机制实现价值增值，政府和市场协同的反馈机制确保收益反哺环境保护。基于现有冰雪资源价值实现的典型实践案例总结出四种典型模式：产业生态化经营模式推动全产业链绿色生态化转型；绿色金融模式创新信贷、债券等融资工具；环境权益模式探索冰面租赁权和冰雪旅游承载量交易；生态补偿模式构建横向与纵向结合的补偿网络。本研究旨在推动冰雪资源价值的系统性转化、生态保护与产业发展的良性互动，为冰雪资源富集区域的可持续发展提供可参照的分析框架与理论支撑。
三江源地区积雪变化对“中华水塔”水资源安全具有关键影响。本文基于1980—2020年雪水当量遥感数据，系统分析了该区积雪时空变化特征及气候响应。结果表明：（1）雪水当量年内呈“冬储—春融—夏空—秋补”单峰型分布，冬季（1月）为峰值，夏季基本无雪；（2）空间上，高值区集中于海拔4 500 m以上的唐古拉山北坡、巴颜喀拉山西段及澜沧江源区，低值区位于河谷盆地；（3）年际变化趋势呈现“冬春增、夏秋减、年略增”的时段特征，年平均雪水当量呈微弱但不显著的增加趋势（0.001 mm·a-1， P>0.05），但年际波动剧烈，冬季变幅最大，受低温和强降水共同影响，1985年出现极大值；（4）变化趋势空间分异明显，减少区域主要位于西部，东部的黄河源区呈增加趋势；（5）气温为除春季外其他季节雪水当量的主导控制因子，其中秋季影响最为显著（标准化回归系数-0.63），春季则以降水影响为主。本研究可为三江源地区融雪径流预测与水资源管理提供科学依据。
长江源区地处青藏高原腹地，气候条件复杂，水文观测资料稀缺，径流过程受多年冻土、冰川融水及降水时空分布不均等多种因素共同影响，给径流模拟与预测带来较大不确定性。为提升该区域日尺度径流预测能力，本文构建了一种由长短期记忆网络（LSTM）与门控循环单元（GRU）串联组成的混合深度学习模型，并分别引入粒子群优化算法（PSO）与贝叶斯优化算法（BOA），对模型学习率和隐藏层单元数进行自动寻优。在仅降水输入、降水-径流联合输入以及降水-气温-径流联合输入（PTR）三种情景下，系统评估了不同模型组合在多预见期条件下的预测性能。结果显示，相较于未进行参数优化的LSTM-GRU模型，引入PSO和BOA均可在不同预见期内改善模型预测精度与稳定性，其中BOA在中期及较长预见期条件下表现出更优的综合性能。进一步分析表明，超参数自适应调整有助于在短期预测中保持模型较快的收敛能力，并在中期预测中增强对复杂非线性水文过程的刻画能力。在三种输入情景中，降水-气温-径流联合输入条件下模型整体预测性能最佳，其次为降水-径流联合输入，仅降水输入效果最差。研究结果表明，基于贝叶斯优化的LSTM-GRU模型在长江源区径流预测中具有较好的适应性，可为高寒、资料稀缺流域的径流模拟与预测提供参考。
数字孪生技术正深刻重塑地球系统科学框架下的灾害管理范式。然而，青藏高原冰冻圈灾害频发，多源异构数据分散且缺乏统一管理标准，现有通用平台难以支撑从数据采集到应急决策的完整业务链条。为此，本文立足数字孪生技术，从概念框架构建与实践初探两个层面展开研究。在理论层面，针对科研、业务、公众三类用户的差异化需求，提出了面向青藏高原冰冻圈灾害数字孪生系统的五层概念框架（数据层—模型层—服务层—应用层—展示层），明确了各层级的功能定位与层间交互机制。在实践层面，完成了标准化灾害数据库建设，并以青藏高原西北缘叶尔羌河流域为验证区，基于长短期记忆网络（LSTM）模型和洪水概率模型实现了径流模拟与淹没范围推演，初步验证了所提框架在核心数据流与模型链路上的可行性。当前验证仅针对洪水单一灾种，采用历史数据进行离线测试，多灾种耦合与实时数据同化有待后续研究进一步探索。
在全球气候变暖背景下，青藏高原极端降雪事件频次与强度呈增加趋势，对三江源牧区畜牧业构成严重威胁。本研究基于CMIP6模式数据，采用熵权法与综合评价法，构建包含致灾因子、孕灾环境和承灾体三个维度的雪灾风险定量化评估模型，对三江源地区2025—2100年雪灾风险进行预估。结果表明：（1）SSP2-4.5与SSP5-8.5两种情景下，该地区冬季最低气温和降水量均呈上升趋势，SSP5-8.5情景下增温与降水增幅更为显著；（2）玉树、囊谦及果洛南部为雪灾高风险区，SSP5-8.5情景下高风险区面积占比达14.45%，较SSP2-4.5情景增加近5%；（3）高风险区可能影响的GDP及人口规模随排放情景提升与时间推移显著增大，至2100年，SSP5-8.5情景下高风险区可能影响的GDP达226.86亿元。本研究揭示了不同气候情景下雪灾风险的时空演变特征，可为区域雪灾风险管理提供科学依据。
多年冻土剖面层序构型是陆表能量平衡、地下冰相变、大地热流与近地表水热过程长期耦合演化的物理表现，深刻调控着寒区能水交换、生物地球化学循环、冰缘地貌演化和工程稳定性。本文在多年冻土结构与形态研究的基础上，系统梳理了其由“活动层-多年冻土层”二元构型向包含过渡带、多年冻土层上融区（SST）、残余多年冻土和双层多年冻土的非均质构型演进的认知历程。进一步结合活动层、过渡带、SST和多年冻土层的相变转换机制，阐明剖面层序构型与地温廓线之间的映射关联，并归纳出以关键界面埋深、0 ℃等温线交汇构型和地温包络线识别层序构型的判据。文中强调，剖面层序构型不仅被动响应气候变化，还通过地下冰相变潜热缓冲、深部有机碳活化分解、水力连通性改变和冷生地层信息原位封存等过程参与地球系统反馈。围绕多源观测、物理-数据融合驱动模拟、非均质水热突变机制、多圈层耦合反馈和寒区工程灾变防控，本文提出未来研究方向，旨在将多年冻土结构与形态由静态分层描述拓展为可观测、可解释和可预测的动态剖面层序构型，为全球气候变暖背景下多年冻土变化过程的精细化评估提供冷生地层学框架约束。
青藏高原多年冻土区措施不当的建设活动在改变地表覆被和土壤结构的同时，还通过扰动地表能量收支与活动层水热过程，引发多年冻土退化、表层土壤干化与养分流失，进而导致植被退化和工程稳定性下降。本文系统梳理了多年冻土工程扰动区局地条件变化、植被响应特征及其对工程稳定性的反馈等方面的研究结果，并比较分析了当前主要生态修复技术及其适用性。工程扰动会通过表土剥离、土壤粗粒化和活动层加厚，重塑扰动区水热—养分—生物过程；工程扰动区植被总体表现为群落逆向演替、生物量和多样性下降。现有修复技术在一定程度上可实现改善地表基质和植被覆盖的目标，但在生态类型分区适配、种源配置、长期监测及修复成效定量评估方面仍显不足。基于此，本文提出以冻土热稳定性为核心，以乡土种源选择、生境异质性构建和多样性恢复为基础，以工程和生态协同调控、多指标综合评估为路径的修复思路，以期为青藏高原多年冻土工程扰动区生态有效修复提供参考。
冻胀丘是多年冻土区冰缘地貌的重要指示体，其形成过程能够较好地记录地下水热动态、古气候与古水文信息。本研究选取位于青藏高原东北部黄河源区的典型冻胀丘，开展了冻胀丘钻探及地下冰调查工作，查明了顶部、阳坡和阴坡三个钻孔地下冰稳定同位素（δ¹⁸O、δD和d-excess）的垂向剖面特征，系统揭示阴阳坡地形差异对冻胀丘地下冰补给过程与形成机制的影响。研究发现，冻胀丘地下冰同位素组成显著偏离全球大气降水线，冻结线斜率偏低（2.69~2.98），d-excess显著偏负（顶部、阳坡和阴坡均值分别为-44.92‰、-27.70‰和-46.75‰），表明冻胀丘的补给水体经历了强烈蒸发与动力分馏。冻胀丘地下冰初始补给源水体与承压地下水同位素特征高度一致，说明地下冰水源主要来自地下水；而在特定深度出现同位素突变层，这与蒸发强烈的古湖水的补给有关。此外，阴阳坡地形的差异显著影响冻胀丘地下冰的生长过程：阳坡强烈的太阳辐射导致浅层冻融交替、地下冰同位素波动频繁；阴坡的持续负温环境则阻止了外源水体对地下冰同位素的扰动，中深层（17.5~27 m）地下冰呈现出显著的瑞利分馏趋势。为便于未来进一步研究，将冻胀丘地下冰形成过程分为四个阶段：降水主导的表层改造期、初始冰差异生长期、热力梯度控制冻结锋面期、水源变化引起同位素波动期，不同阶段同位素变化趋势的显著差异反映了不同时期气候驱动下地下冰形成过程的差异，而坡向热差异则进一步导致冰体生长过程发生分异。本研究从稳定同位素角度揭示阴阳坡热分异对冻胀丘形成过程的关键控制，深化了对高寒区冻土-水文-气候耦合过程的理解，为评估全球气候变暖背景下冻土退化和区域水循环研究提供了重要的科学依据。
大兴安岭多年冻土区冻土热稳定性差，在全球气候变暖与工程活动的双重扰动下，冻土融沉诱发的路基病害问题日益突出，严重影响寒区公路工程的长期稳定性。冷生构造是控制冻土融沉变形的关键内在因素，但目前关于不同冷生构造冻土的融化响应机理仍未明确。本文以大兴安岭多年冻土区原状冻结黏土为研究对象，采用室内融化试验方法，系统探究整体状、纤维状、薄层状三类典型冷生构造冻结黏土的融化排水特性、持水规律及变形演化特征，深入剖析冷生构造作用下冻土融化响应的内在机制。试验结果表明：各类冷生构造冻结黏土的融化排水率与总含水率均呈正相关关系；在同等含水率条件下，其排水能力依次表现为薄层状>纤维状>整体状。持水特性显著受冷生构造类型调控，其中整体状、纤维状冻土的持水率随总含水率升高而递增，薄层状冻土的持水率则随总含水率升高呈递减趋势；低含水率条件下，整体状冻土融化后会出现膨胀现象。三类冷生构造冻土的融沉率均与排水率呈显著正相关，其中薄层状冻土的融沉变形最为显著。不同冷生构造冻土的变形模式存在明显差异，整体状冻土以横向收缩变形为主，纤维状与薄层状冻土则主要发生竖向下沉变形。本研究明确了总含水率与冷生构造对冻土融化排水、持水及变形特性的控制机理，系统揭示了不同冷生构造冻土的融化变形演化规律。研究成果可为大兴安岭多年冻土区公路工程的设计、施工及长期运维提供理论参考和技术支撑。
针对冻土-结构界面剪切行为研究中界面剪切带颗粒尺度力学特性演化机制不清以及多因素作用规律缺乏系统量化的问题，本文聚焦温度-应变速率-界面粗糙度作用下界面剪切带的演化机制。首先，通过室内试验分析了纯冰在不同温度和不同应变速率下的力学特性演化规律，建立了冰强度和弹性模量与温度及应变速率之间的关系公式；在此基础上，将冰视为冻土颗粒之间的胶结介质，构建了考虑冰胶结作用的冻土离散元接触模型。进一步利用离散元方法模拟冻土与结构物接触面的剪切过程，并通过已有冻土-结构界面直剪试验结果对模型进行验证。随后，分析了温度、应变速率及界面粗糙度对冻土-结构界面剪切特性及剪切带结构演化的影响机制。结果表明，界面粗糙度、温度、应变速率均会对冻土-结构物接触面剪切强度产生影响：随着温度降低和应变速率增大，粒间冰胶结强度增强，从而提高界面峰值剪切强度；相比之下，界面粗糙度对峰值强度的影响相对较小。剪切过程中试样的整体孔隙比呈现先增大后减小趋势，且孔隙比的变化集中于剪切带内，其中界面粗糙度和应变速率对剪切带内孔隙结构演化的影响更为明显。不同于已有研究主要关注界面宏观强度变化，本文进一步发现温度、界面粗糙度和应变速率对剪切带演化的控制机制存在显著差异：当温度由-10 ℃降低至-40 ℃时，最大颗粒位移由1.04%增至1.99%，而剪切带厚度由11.63%减小至5.87%；当界面粗糙度由0.5增大至1.5时，最大颗粒位移和剪切带厚度分别增至2.99%和30.84%；当应变速率由10-5 s-1增大至10-2 s-1时，最大颗粒位移和剪切带厚度分别减小至0.95%和7.64%。综合上述分析，温度主要通过改变冰胶结强度控制界面强度水平及剪切局部化程度，而界面粗糙度和应变速率主要调控颗粒滑移模式及剪切带几何形态。研究结果从颗粒尺度揭示了冻土-结构界面强度形成机制，可为寒区工程界面稳定性分析提供理论依据。
坡脚嵌固是一种应用广泛的坡脚加固措施，能有效减轻冲刷并增强渠道坡板的稳定性。坡板底端边界条件的改变使此类渠道冻胀特性与三板拼接式渠道不同，但目前缺乏相应的冻胀分析模型。为此，基于弹性冻土地基梁理论建立冻胀条件下坡脚嵌固梯形渠道冻胀力学模型，推导出坡板冻胀变形与内力的解析表达式。分别应用本文模型与有限元模型计算坡板冻胀变形，并与实测值对比，验证了所提方法的适用性。最后，重点分析了地下水埋深对渠道冻胀力学行为的影响规律。结果表明：由于无顶盖板约束，坡顶存在约2.4 mm的抬升位移；坡脚处嵌固体的约束使坡板底端附近变形曲线出现“反弯”区域，与工程实际相符。截面弯矩和剪力均存在正负两个极值点，坡脚及坡板中下部为最易开裂位置。随地下水埋深减小，截面弯矩和剪力最大值（绝对值）均增大。当地下水埋深从3.6 m减小至3.2 m时，坡脚负弯矩极值增大25 kN⋅m，坡板中下部正弯矩极值增大约7.16 kN⋅m，坡脚处剪力从136 kN大幅增至211 kN。坡脚处截面弯矩与地下水埋深之间呈线性函数关系，截面剪力与地下水埋深之间呈指数函数关系。本研究可为柔性渠底坡脚加固梯形渠道的防冻胀设计提供参考。
三江源地区是我国重要的水源涵养区，受气候增暖影响，其冰川发生了显著变化。为系统量化该区域冰川时空变化特征并解析其对径流组分的驱动机制，本研究集成多源冰川观测、遥感反演与水文模型数据，分析了1981—2018年三江源地区冰川变化及其水文效应，并运用地理探测器量化了关键因子对径流的影响。结果表明：（1）三江源地区冰川呈显著退缩和减薄趋势，近50 a冰川面积累计退缩了433.44 km2（-26.26%），2000年后退缩速率尤为显著，冰川表面高程下降了8.82 m；冰川平衡线高度（ELA）维持在较高水平（平均值为5 658 m），冰川物质平衡持续为负（-0.46 m w.e.）。（2）冰川变化深刻影响流域水文过程，1981—2018年三江源地区河川径流量与冰川径流量均呈显著上升趋势（P<0.05），从各径流组分的动态变化来看，冰川径流与降雨径流显著增加，而融雪径流有所减少。（3）相关性分析显示，气温升高是冰川径流增长的主要驱动因子（ =0.81）。地理探测器分析表明，降水是影响河川径流量的主导因子（ =0.78，P<0.01），其次为冰川径流、气温和向下短波辐射。在当前气候背景下，冰川加速消融短期内增加了三江源及其中下游地区的水资源供给，但从长期看，冰川储量的持续亏损将加剧未来水资源的不确定性。本研究可为区域水安全评估与适应性管理提供科学依据。
雪面雨是高寒山区重要的复合水文过程，其对积雪能量平衡、融雪过程及流域径流的作用仍缺乏系统认识。本文以黑河上游流域为研究区，识别了1979—2018年的91次典型雪面雨事件，并在VIC-CAS模型中引入雪面雨下积雪反照率衰减和液态水致密化过程，对比分析了雪面雨对能量平衡、融雪、积雪出流及径流组成的影响。结果表明：雪面雨发生当日，积雪反照率平均降低0.15，净短波辐射通量和净能量通量分别增加30.34 W⋅m-2和25.08 W⋅m-2，促进积雪融化并使积雪出流提前。事件当日融雪量和总径流分别增加37.9%和15.6%，融雪径流对河川径流贡献的占比由26.1%提高至34.2%。在雪面雨发生后期，雪面雨对径流的影响逐渐减小乃至消失，表明雪面雨的主要水文功能在于促进积雪提前融化。本研究增强了对雪面雨条件下积雪能量平衡与水分释放过程的认识，可为综合评估气候变暖背景下高寒山区雪面雨加强对径流及水资源的影响提供科学支撑。
纯数据驱动的深度学习模型在降雨径流模拟中具有良好性能，但同时也存在可解释性差等问题。基于可微分参数学习的水文模拟有机融合了深度学习和机理过程两类模型的优点，可兼顾模拟精度和可解释性，但该方法是否适用于我国西北寒区流域尚有待验证。本研究选择石羊河流域三个典型寒区流域，基于可微分的HBV（Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning）水文模型，对可微分参数学习方法在西北寒区流域的适用性进行评估。该方法把参数化网络与可微分HBV模型串联在一起，前者根据流域静态属性和动态气象因子推测HBV模型的参数。在利用径流数据优化模型参数时，损失函数的梯度可通过可微分HBV水文模型反向传播至参数化网络，从而可以利用径流数据优化参数获取网络的权重。在石羊河三个流域的径流模拟案例中，纳什效率系数均超过0.63，整体略高于HBV模型和纯数据驱动模型。空间外推实验进一步表明，dPL_HBV模型在以两个流域训练并外推至剩余流域的实验中整体优于HBV模型和LSTM模型，显示出较好的跨流域泛化能力。模拟的蒸散发量与GLEAM数据产品的相关性超过0.8，表明可微分参数学习在我国西北寒区流域具有良好的适用性和应用潜力。
准确可靠的径流预测是寒旱区水资源优化配置的关键技术挑战，受数据序列长度有限、噪声干扰较强及极端径流事件样本稀缺等因素制约，传统数据驱动模型在训练过程中易出现泛化能力不足、精度较差等问题。本研究构建时间序列生成对抗网络（time-series generative adversarial network， TimeGAN）与双向长短期记忆网络（bidirectional long short-term memory， BiLSTM）耦合的TimeGAN-BiLSTM径流预测模型架构，并引入SHAP（shapley additive explanations）可解释性机器学习方法定量分析水文、气象因子对径流形成的动态驱动机制。以祁连山党河流域党城湾水文站日径流序列为研究对象，开展径流预测与归因分析，结果表明：（1）基于TimeGAN的数据增强技术有效改善了干旱区时间序列数据质量受限问题，TimeGAN-BiLSTM模型预测能力显著提升，相较于BiLSTM，纳什效率系数（NSE）在（t+1） d、（t+3） d、（t+5） d、（t+7） d径流预测中分别提升7.8%、13.3%、10.4%、19.6%，误差指标RMSE则降低1.207 m3⋅s-1、1.362 m3⋅s-1、1.011 m3⋅s-1、1.418 m3⋅s-1；（2）在数据增强基础上，BiLSTM模型双向特征提取能力增强了对复杂非线性水文过程的建模能力；（3）对比洪峰径流预测误差（TPE）及极端径流纳什效率系数（NSEext）指标表明，TimeGAN-BiLSTM模型在极端径流捕捉中表现更优；（4）引入SHAP方法定量分析影响党河流域未来径流预测的主要影响因子，揭示各因子贡献度随预测时长呈动态变化特征。本研究不仅对时间序列生成对抗网络在水文数据增强中的有效性进行了验证，更为干旱区径流预测提供了兼具高精度与强解释性的技术方案。
在西北高寒干旱山区，山洪对交通基础设施与社会经济发展安全的威胁尤为突出。近年来在全球变暖与环流异常背景下，西北地区短历时强降水增多，强降水触发型山洪呈频发态势，但祁连山高寒干旱区小流域的发生机制与阈值特征研究仍相对匮乏。2025年7月11日，位于祁连山中部的黑河流域上游摆浪河流域发生强降水，诱发山洪，造成省道313线及国道213线局部塌方、落石和路基冲毁，对交通线路造成严重影响。本研究基于分钟级气象、水文实地观测数据与ERA5再分析资料，从极端水文过程、山洪识别及归因、降水—洪峰响应滞时及天气学成因等方面，运用统计学方法展开分析。结果表明：（1）本次极端水文过程表现出显著洪水行为特征，流域最大降水强度达13.8 mm⋅h-1，汇流处洪峰流量瞬时激增至33.9 m3⋅s-1，汇流处及西岔水文站点洪水行为特征表现为低强度流量，峰现时间早，过程线呈现典型的“急涨缓退”形态，洪量集中，洪水形态偏尖瘦型；（2）短时强降水是本次山洪暴发的主导驱动因子，前期较高的土壤含水量有利于快速产流，冰川消融偏强对洪峰形成起到了放大作用；（3）流域水文响应极为迅速，降水质心至洪峰出现的滞后时间仅为3.5~4.5 h，体现了高寒山区小流域对极端降水的高度敏感性；（4）此次短时强降水过程由西风槽东移与副热带高压西伸北抬形成的特定环流配置所致，源自东海的暖湿水汽输送至祁连山北麓，在地形强迫抬升与“低层辐合、高层辐散”的动力抽吸共同作用下，触发了本次短时强降水。本文在事件尺度上初步识别了祁连山高寒小流域“短时强降水主导-冰冻圈背景放大”的致洪特征，并提出了基于本次典型事件的降水触发阈值与预警时间窗口。厘清此次山洪灾害的发生机理，可有效服务于未来的预警管控。
在全球极端水文事件频发的背景下，区域洪水外包线的空间异质性及其对通用标度关系的偏离仍缺乏系统认知。本文基于甘肃省三大流域（内陆河、黄河、长江）的实测与调查洪水资料，采用有序聚类、累积值相关曲线与世界洪水外包线拟合方法，对该区域洪峰模数的空间异质性及尺度转折特征进行分析。结果表明：在相同流域面积下，内陆河流域最大洪水外包线显著低于世界外包线，而黄河与长江流域则与之接近，甚至局部超出；在尺度效应上，小于100 km2的小流域外包线与世界外包线较为接近，而大于100 km2的中大流域则显著偏离。此外，高洪水风险区主要分布于石羊河东部、泾河东部、渭河中上游及嘉陵江干流等区域；近几十年来，集水面积大于500 km2的河流极端洪水发生频次呈明显下降趋势，反映了生态治理与水利工程的削峰效应，而小流域洪水则成为当前防洪的重点与薄弱环节。本研究首次系统量化了干旱半干旱区三大流域的外包线区域分异与尺度转折特征，可为极端洪水风险评估和区域防洪规划提供理论参考。
本研究旨在解析夏季青藏高原东北部垭口小流域的水流运移特征和径流来源。基于2021年和2022年6—8月的降水、气温、土壤温湿度、融化深度等气象水文要素，结合氢氧稳定同位素及TDS（总溶解固体）数据，分析了水流运移特征和径流来源。结果表明：（1）降雨期间，表层土壤水向深层运移，部分深层土壤水补给冻结层上水或储存于饱和含水层中。受重力和冻结层阻隔作用，冻结层上水倾向于沿坡向运移并补给河流。降水沿土壤剖面的运移方式以基质流为主。随着冻结层上水位和饱和含水层厚度呈上升趋势，河流径流显著增加；土壤水的d-excess和lc-excess均值沿土壤剖面呈降低趋势。（2）河流径流的水分来源主要为冻结层上水和深层土壤水。河流径流的TDS与冻结层上水及深层土壤水均显著相关（P<0.05），同一采样日期河水的δ 18O值与冻结层上水和深层土壤水较为接近，且河流径流的 2H、d-excess、lc-excess和TDS均值也与二者接近。（3）偏最小二乘路径模型（PLS-PM）和皮尔逊双尾相关性分析表明，冻结层上水和深层土壤水对河流径流具有直接且显著的补给作用。研究结果可为多年冻土区流域水文模型模拟提供参考。
青藏高原地区的土壤湿度时序受季风、冻融过程的影响，不仅具有明显的季节周期，还对降水、温度等水热条件的响应具有较强的状态依赖和非线性，给精细化模拟带来较大挑战。为提高土壤湿度预测精度，并增强对不同时间尺度变化特征的解释，本研究引入季节趋势分解方法（STL）来构建集成模型。通过STL将原始时序分解为趋势、季节和残差子序列，再分别用梯度提升机（GBM）、Prophet模型、随机森林（RF）预测，最后利用加法模型集成获得土壤湿度最终预测值。结果表明：（1）STL分解显示各站点土壤湿度均存在稳定的年周期，消融实验表明趋势与季节分量构成主要可预测信息。（2）集成模型在测试期10个站点的平均RMSE、MAE、NSE和KGE分别为0.018 m3⋅m-3、0.012 m3⋅m-3、0.898和0.888，整体优于GBM、Prophet和RF单一模型以及STL分解的同构模型。这说明分解对模型性能有很大提升，异构模型在此基础上可获得进一步增益。（3）引入一些气象变量后，玛曲和阿里等表现相对较差站点的预测精度能得到明显改善，但对周期稳定站点增益效果有限。此外，土壤湿度季节项的峰值与降水峰值同期或前者滞后1个月，且在残差分量上降水异常是最稳定的关联因子。（4）将该集成框架进一步用于ERA5-Land格点土壤湿度时序，测试期内区域平均MAE和R 2分别为0.037 m3⋅m-3和0.827。基于STL分解的集成模型能够有效提取土壤湿度时序中的趋势和季节信息，并在不同站点及区域像元上取得较好的预测精度，可为青藏高原土壤湿度时序建模与预测提供一种可供参考的技术方法。
寒区水环境是寒区生态系统与全球水文循环的关键承载单元，在水资源储备、生态调节及可持续利用中具有重要作用。为弥补传统综述在定量分析和演化识别方面的不足，本文基于Web of Science核心合集数据库，采用文献计量学方法，结合VOSviewer可视化分析平台和文献计量分析平台，对13 351篇广义寒区水环境相关文献进行统计分析、共现分析与聚类分析，系统梳理该领域的研究现状、热点主题及演化趋势。结果表明，寒区水环境研究经历了由积蓄期向快速增长期的演进，2020年后发文量增长显著，2020—2025年累计发文量占全周期总发文量的45.35%；美国、中国、加拿大为核心产出国，中国科学院科研产出体量优势显著但高影响力成果仍有提升空间。该领域研究具有明显的多学科交叉特征，主要涉及环境科学、地球科学及水文学等相关学科。关键词共现与聚类结果显示，寒区水环境研究热点已由早期古环境、冰川地貌基础研究，逐步转向冻土水文、区域碳循环宏观响应，当前研究重点正逐渐转向微观冻融机制、新型污染物、水文智能模拟。未来研究应进一步聚焦冰冻圈多要素耦合机理、寒区水生态风险预警及多源数据智能模拟，以推动该领域由现象描述向定量机理与综合调控的转变。
为破解黑土区耕地高效利用与生态环境保护的协同发展困境，厘清耕地利用效率与生态环境质量耦合协调的时空分异特征、动态演化规律与核心影响机制，本文选取我国黑土主要分布区——东北三省为研究区，基于2014—2023年面板统计数据，采用多指标综合评价模型测算两大系统综合发展指数，结合耦合协调度模型、马尔科夫链、灰色关联度模型及Pearson相关性分析，对二者的耦合协调关系与影响因素开展系统解析。结果表明：（1）研究期内东北三省耕地利用效率持续上升，黑龙江省居区域首位，吉林、辽宁两省偏低；生态环境质量2018年前稳步增长，后续呈波动态势，2022年后三省均呈下行态势，省际差异显著。（2）两系统耦合度保持高位稳定，耦合协调度稳步提升，呈由北向南递减的空间格局，区域由失调向协调过渡，吉林、辽宁两省未突破至协调阶段。（3）耦合协调度等级稳定性较强，以相邻层级转移为主，未形成持续向上的演化格局，中高等级升级与维持能力不足为关键制约。（4）影响因子作用显著且省际异质性突出，农业投入与绿色创新为核心正向驱动，传统劳动力投入呈负向制约，产业结构转型带动效应偏弱。东北三省耕地利用与生态环境协同发展水平逐步提升，但整体仍处于较低阶段，需依托绿色创新与农业投入优化传统劳动力利用模式，强化产业结构转型的联动效应，推动区域耕地利用与生态环境高质量协同发展。
黑河流域作为我国西北干旱区的第二大内陆河流域，其水资源安全高度依赖于上游产流区的稳定性，而这一稳定性正面临全球气候变化的深刻挑战。本研究采用经过率定验证的中尺度水文模型（mHM），使用第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）中的17个全球气候模式（SSP2-4.5和SSP5-8.5情景）驱动模型，系统预估了黑河上游莺落峡断面2015—2100年的径流演变。结合现行分水方案的保证率要求，评估了未来“丰、平、枯、特枯”水文年的风险结构演变。结果表明：（1）mHM模型能高精度地复现历史径流过程（NSE>0.8）。（2）未来径流并未呈现出持续增加趋势，潜在的增水效应可能局限于21世纪中叶之前，随后径流趋于平稳甚至转为减少的可能性增加。（3）多模式预估结果存在显著不确定性，主要来源于不同模式预估降水差异；尽管SSP5-8.5情景的降水增加［2.87 mm⋅（10a）-1］比SSP2-4.5情景［1.83 mm⋅（10a）-1］更大，但两种情景下的径流响应差异不显著，主要因为SSP5-8.5情景下蒸散发增幅更大［2.92 mm⋅（10a）-1］，可能抵消其降水增加的产流效应。（4）未来面临的核心挑战并非径流量的趋势性增减，而是稳定性损失与不确定性增加。在SSP5-8.5情景下，未来发生“枯水年”与“特枯年”的综合概率将显著增加，特枯年出现概率将上升至25%，可能使当前分水方案在很多年份无法满足中下游的综合用水需求，流域内的用水矛盾可能加剧。这需要通过明确生态基流和时间窗口、加强中短期预测预警、推行用水需求侧管理以及健全弹性调整的流域水分配机制等方式，发展更具适应性的水资源管理新范式。
为定量评估冰冻圈影响区淡水供给服务对经济发展的影响，构建了基于现值方法的乌鲁木齐河流域淡水供给服务的经济损失模型，预估流域冰雪融水供给服务的未来经济损失，分析SSP不同情景下供给服务与经济发展之间的影响关系。结果表明：SSP5-8.5情景下，乌鲁木齐河冰雪融水损失价值高于中等排放情景和低排放情景，其累计经济损失将从本世纪中期的5.8亿元增加到本世纪末的18.2亿元，且工业用水部门的损失价值相较最大；基于SSP不同排放情景，未来不同行业用水供给服务与经济发展之间或表现为协调发展的关系，其协调度等级在1~4之间；或表现为冲突对立的关系，对应的协调度等级为5~8。建议在本世纪中期前，采取积极有效的措施减少温室气体的排放，通过工业、农业、服务业精准转型举措，实现产业与节水、生态保护融合，以支撑新疆经济高质量发展。
东亚冬季风是北半球冬季最强大且最活跃的区域性季风环流系统，其环流演变对欧亚大陆的自然环境变迁和社会经济发展均具有深远影响。探究其在（亚）轨道时间尺度上的演化过程，并评估各内在驱动因素在其强度变化中的相对重要性，对理解和预测未来东亚冬季风的演变特征与动态至关重要。本研究以青藏高原东北部黄河源区万隆哇玛河阶地的一处典型多年冻土-泥炭沼泽钻孔（WLR17）为研究对象，基于8个加速器质谱（AMS）14C测年结果，运用Bacon模型建立了可靠的年代-深度模型。综合运用环境敏感粒度组分（>79.43 μm）含量、>63 μm砂组分含量、平均粒径、SiO2和TiO2含量及SiO2/TiO2与Rb/Sr比值等多种代用指标，重建了13.7 cal ka BP以来研究区东亚冬季风的演变过程。结果显示，该区域东亚冬季风在13.7~8.8 cal ka BP期间较强，在约8.8~7.9 cal ka BP期间迅速减弱，此后在中-晚全新世维持着相对偏弱状态。在此基础上，将重建结果与其他年代控制良好、分辨率较高的东亚冬季风记录进行对比，并结合太阳辐射、冰盖体积、大气CO2浓度以及大西洋经向翻转环流（AMOC）等驱动因素的历史变化特征进行分析。结果表明，13.7 cal ka BP以来黄河源区东亚冬季风强度的变化并非由冬季太阳辐射主导，而是表现为：在约13.7~7.0 cal ka BP期间，由劳伦泰德冰盖体积变化和大气CO2浓度变化共同主导；在约7.0 cal ka BP以后，则主要受大气CO2浓度变化的影响。本研究为东亚冬季风的演化研究提供了末次冰消期以来多指标的可靠记录，并揭示了其可能的驱动机制，有助于深化对（亚）轨道尺度上东亚冬季风演变及其驱动机制的认识。
冰冻圈是地球表层的负温圈层，与大气圈、水圈、生物圈及岩石圈共同构成了复杂的地球气候系统。在全球气候变暖的背景下，冰冻圈要素对气候变化表现出高度敏感性，存在退化与突变风险。因此，探究冰冻圈的演变规律及其对人类社会可持续发展的综合影响，已逐渐成为地理学前沿研究的议题。本文立足于冰冻圈科学与高中地理的多圈层知识体系，结合当前的教学现状、高考考点及实施可行性，探讨将冰冻圈科学前沿融入高中地理课堂的有效路径。研究旨在引导学生运用综合思维解析冰冻圈的地理特征，深化其对寒区环境的区域认知，提升解决实际问题的地理实践力，并树立正确的人地协调观，以期为冰冻圈科学在基础教育阶段的转化与推广提供理论参考。
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