祁连山是我国西北重要的生态屏障，明确其生态系统服务时空分异及演变机制对区域生态保护修复和可持续发展具有重要意义。本文基于InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs）与CASA （Carnegie-Ames-Stanford Approach）模型对2000—2020年间祁连山地区产水量、碳储存、土壤保持、水质净化、碳固定和生境质量六项生态系统服务进行计算，分析其在不同尺度上的时空变化及分布特征，识别其生态系统服务热点区域。研究发现：2000年以来，祁连山地区六项生态系统服务在区域整体以及不同土地覆盖类型供给量均呈增加趋势，山区是增量的高值区，热点分析中的Ⅲ类和Ⅳ类热点区面积呈增加趋势；在空间上，祁连山地区六项生态系统服务表现为“东高西低”的分异特征，林地与草地单位面积供给量值较高，不同地形梯度生态系统服务供给能力差异较大，多在海拔3 100 m以上达到峰值，热点分析中的Ⅴ类热点区主要分布在东部山区。研究成果识别了祁连山地区六项生态系统服务时空分异特征以及探讨了影响其时空变化的自然和人类活动因素，可为祁连山地区制订针对性的生态保护战略以及高质量可持续发展的政策提供依据和建议。

冻融指数不仅对冻土研究具有重要意义，而且是反映气候变化的有用指标。利用祁连山区11个主要气象站点的逐日温度观测值计算了1961—2014年的年大气及地面冻融指数，分析了这些指数的统计与分布特征，并通过非参数Mann-Kendall检验法、Sen斜率估计法及相关性分析法分析了年冻融指数的时空变化趋势。结果表明：祁连山区近54年来冻结指数呈显著下降趋势，融化指数呈显著上升趋势，多年平均大气冻结指数、大气融化指数、地面冻结指数和地面融化指数大致分布在994.3~1 540.9 ℃·d、1 828.2~2 376.6 ℃·d、744.7~1 287.3 ℃·d、2 706.0~3 542.6 ℃·d之间；其气候倾向率分别为-6.5、6.5、-7.7、9.1 ℃·d·a^-1。从西北向东南方向，冻结指数表现出中部高，往东西方向逐渐降低的分布特征，而融化指数则相反；冻融指数除了受海拔和纬度综合影响外，还受台站地的坡向、周边地形、积雪深度以及人类活动等因数的影响。冻融指数时间序列的突变点发生在1994—1995年，与其气温的突变相对应；在突变点以后，大气和地面融化指数的增长速率和地面冻结指数的下降速率增大，大气冻结指数的下降速率减小，且在整个研究期间地面冻融指数的变化率均大于大气冻融指数的变化率，说明地面温度变化对全球变暖更敏感。此外，冻融指数与年平均气温和地面温度的线性关系非常强，且年融化指数在年平均地面温度的构成中所占的比重比冻结指数大。该研究结果对于了解祁连山区气候和冻土变化，进一步计算冻土参数变化和进行祁连山生态环境治理具有借鉴意义。

由于运营环境恶劣，寒区水库大坝会面临冰冻灾害频发且致灾因素众多等问题，严重影响大坝稳定运营，增大了安全风险隐患，并增加了整治维修成本。为有效预防大坝冻害发生，提升大坝风险管理水平，提出了一种基于T-S模糊故障树理论的寒区水库大坝冻害风险分析方法。以坝体不均匀变形、坝体渗漏加剧、面板冻害破坏为下级事件建立了T-S模糊故障树；同时通过底事件重要度计算对主要致险因素进行了分析；并将冻胀力学分析与T-S模糊故障树相结合，对红旗泡水库大坝面临的冻害风险进行了计算分析。研究发现诱发大坝冻害的主要风险因素包括反复冻融作用，库区水位波动、冰层堆积与风浪侵蚀，面板与坝体填筑质量缺陷和坝体防渗及保温措施不足等；同时，发现红旗泡水库大坝发生冻害风险的可能性较高，应进行风险排查与处理。应用结果表明，所提出的方法能科学合理地分析大坝冻害风险并确定关键致险因子，可为寒区水库大坝的冻害风险的识别、管理与决策提供技术支持，进而为大坝设计、施工、运营维护及冻害防治提供参考依据。

植被物候是指示植被对自然环境变化响应的重要指标。大兴安岭多年冻土区是我国唯一的高纬度多年冻土区，该区植被物候的研究有助于认识寒区生态系统对全球气候变化的响应。本文首先比较了归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）和日光诱导叶绿素荧光（SIF）在多年冻土区物候研究中的差异和适应性，结果表明EVI的应用效果最佳。其次，结合2000—2019年MODIS EVI时间序列数据和气象数据，采用Savitzky-Golay（S-G）滤波和动态阈值等方法提取植被生长季开始（SOS）、结束（EOS）和长度（LOS）等关键物候参数，分析大兴安岭多年冻土区植被物候的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明：（1）NDVI、EVI和SIF的时间序列均能反映研究区植被生长的季节变化，与NDVI相比，EVI与SIF的变化曲线更加一致。（2）研究区2000—2019年SOS变化范围为年序日96~144 d，平均值为129.46 d。EOS变化范围为272~320 d，平均值为295 d。LOS集中分布在128~224 d，平均值为165.65 d。由于植被类型差异和逆温现象的存在，大片连续多年冻土区的LOS大于岛状融区多年冻土区。（3）研究区SOS和EOS变化趋势的平均值分别为-1.23 d·（20a）^-1和-0.46 d·（20a）^-1，均呈提前趋势。LOS变化趋势的平均值为2.39 d·（20a）^-1，呈延长趋势。研究区植被SOS与3—5月平均气温呈显著负相关，EOS与8—10月平均气温和降水呈显著正相关。

微胶囊相变材料（PCM）是一种可以通过转变形态而影响温度变化的材料。为了研究相关材料对路基土冻胀的影响，对普通粗粒土及掺入不同含量（5%、8%、10%）微胶囊相变材料粗粒土进行单向冻胀试验。结果表明：与普通粗粒土相比，掺入微胶囊相变材料能延缓粗粒土的温度变化，且土体具有较高的温度终值；同时，能对土样冻结深度的发展产生影响，降低粗粒土最大冻结深度值；也能减弱粗粒土的水分迁移能力，土体的补水量以及最终含水率均有不同程度的减小；掺入微胶囊相变材料能抑制粗粒土冻胀的发展，冻胀量以及冻胀率均得到一定程度的减小。比较掺入5%、8%和10%含量微胶囊相变材料粗粒土冻胀试验结果发现，更高含量的微胶囊相变材料在影响粗粒土的温度、水分以及冻胀等方面表现出更佳的改善效果。因此，在冻土区高铁路基土中掺入微胶囊相变材料，对改善路基冻胀的发生具有一定的工程意义。

微胶囊相变材料（microencapsulated phase change material， mPCM）具有出色的储热能力，可以减轻季节冻土在冻结和融化过程中的温度波动。使用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和热分析等研究手段，全面评估2种分别以硬脂酸丁酯和石蜡为芯材，SiO₂为壳材的mPCM（B-PCM， P-PCM）的物化表征，再以兰州地区粉质黏土为研究对象，通过冻融过程和冻胀试验研究4%、8%、10%掺量的mPCM对粉质黏土冻胀特性的影响。试验结果表明：mPCM在相变过程中释放的潜热为土体提供了保温效果，10%添加量的mPCM复合土试样从10 ℃下降至-10 ℃所需的时间较于素土试样延长约70%。土体的冻胀变形、冻结深度和含水率变化率随mPCM掺量的提高而降低；B-PCM和P-PCM核壳比的差异导致其冻胀后的水分迁移幅度表现出不同的趋势。总体而言，mPCM对土体的正面影响表现为提升保温性能、抑制冻胀变形等，但其添加量超多8%后会引起土体浅表层的冻胀加剧，这与SiO₂壳材的吸水性有关。

冰湖是气候变化的重要指示器，在全球变暖的背景下，冰湖的持续监测对区域水资源管理以及高山地区防灾减灾具有重要意义。受冰川消融和气候影响，冰湖边界会发生季节性和年际变化。已有冰湖制图的研究，往往要首先确定遥感影像上每个冰湖的位置，然后获取其精细边界。近年来，不同区域的冰湖编目数据日益增加，提供了大量的冰湖历史边界。对这些位置已知的冰湖进行监测只需提取其当前边界，而历史边界可以作为冰湖迭代边界的起点，从而加速冰湖编目数据的更新。本研究以喜马拉雅山脉成像条件较好的488个冰湖和受积雪、冰冻、云、山体阴影影响的80个冰湖作为研究对象，将前者按照面积大小分成3类，基于1990年冰湖编目数据提供的历史边界信息，对比了人工阈值法、OTSU阈值法、U-NET、双峰迭代法、OTSU迭代法和C-V迭代法在2014年后Landsat-8 OLI影像上的冰湖提取结果。结果表明：OTSU迭代法、C-V迭代法能有效利用冰湖缓冲区内的统计信息，取得的F1分数高达88.89%和89.30%，显著优于人工阈值法、OTSU阈值法和双峰迭代法，也能较完整地提取冰冻状态和云覆盖的冰湖；对于积雪覆盖下的冰湖，C-V迭代法的提取精度最高；U-NET模型取得的F1分数高达89.8%，能准确提取与山体阴影相连的冰湖。本研究为历史边界已知的冰湖长期监测提供了方法支持。

为了研究冻结硫酸钠粉质黏土的变形规律和强度特征，在1 MPa围压下，对-2、-6、-10 ℃三组温度下不同硫酸钠含量的粉质黏土进行负温三轴剪切试验研究。基于实验数据，计算了冻结硫酸钠粉质黏土的切线模量，研究了轴向应变与偏应力的非线性关系，推导了试样的p-q平面强度准则，提出了冻结硫酸钠盐粉质黏土强度公式，建立了含参数的冻结含盐粉质黏土的修正Duncan-Chang本构模型，并拟合了相关参数，验证了模型精度及适用性。结果表明：试样的偏应力在应变后期趋于稳定，处于向应变硬化过渡的阶段，切线模量E随含盐量的增加呈现先减小再增大再减小的变化规律，切线模量E变化幅度较小，p、q呈明显的线性关系，在0 ℃至-15 ℃温度范围内，修正Duncan-Chang本构模型对含盐量小于2.5%的冻结硫酸钠粉质黏土强度具有良好的预测效果。

粉土因毛细水发育表现出较强冻胀特性，在冻土区建设中需关注其冻害问题。土中掺入石灰是一种常见的化学土质改良方法，但石灰对粉土的冻胀特性影响尚不清晰。为研究石灰改良粉土的冻胀特性和效果，进行了开敞系统下的一维冻胀试验，分析不同掺灰量下的温度场、变形场和水分场变化规律和机理。研究发现：土样随掺灰量增大，其冻结深度先增大后减小，冻胀量和补水量持续减小，而冻胀率先减小后增大，各指标呈不同变化规律，冻胀特性复杂；一定条件下提高掺灰量可减小冻结深度和冻胀量直至低于素土，土样抗冻性提高；而随着掺灰量变化，石灰改良粉土的冻胀率始终高于素土，土样抗冻性改良不显著。因此，在实际工程中，不能仅通过单一指标评价石灰改良粉土的效果，需结合冻结深度、冻胀量和冻胀率三个指标，综合评价石灰对粉土抗冻性的改良效果。

作为长江、黄河、澜沧江的发源地，三江源区是我国重要的水源涵养区和生态屏障。在气候变化背景下，三江源区广泛分布的冻土显著退化，对植被变化与生态环境产生深远影响，但近20年植被变化特征及其对气候与冻土变化的响应尚不明晰。基于2001—2020年间三江源区植被、气象与土壤冻融数据集，分析了过去20年间三江源区植被物候变化特征及其对气候因子与土壤冻融要素变化的响应。结果表明：三江源区归一化植被指数（NDVI）整体呈东南高、西北低的空间格局，2001—2020年间三江源区植被整体呈变绿趋势，生长季NDVI以每10年0.017的速率显著增加；植被物候显著变化，生长季延长［6.3 d·（10a）^-1］，主要由生长季开始日期（SOS）提前［4.9 d·（10a）^-1］贡献。基于统计分析结果，气温和降水是生长季NDVI最重要的主导因素，植被对降水的敏感性在气温相对较高、降水相对较少的暖干区域更强；生长季开始前的降水是SOS最重要的主导因素。土壤冻融变化对植被生长的影响具有空间异质性，在暖干区域，土壤融化时段延长对植被生长起到抑制作用。总体来看，三江源季节冻土区的植被变绿与生长季延长速率高于多年冻土区，但在多年冻土不稳定或退化为季节冻土的区域，冻土退化可以疏干表层土壤进而抑制植被生长。研究成果为理解气候变化下以三江源区为代表的高寒冻土区植被及物候变化提供科学借鉴。

浮游细菌群落对高原湖泊变化具有高度响应性，并且会影响高原湖泊生境的地球化学平衡。因此，了解高原湖泊中浮游细菌群落的分布特征，阐明其在高原湖泊生态系统中的生态功能具有重要科学意义。2021年5月对纳木错沿岸浮游细菌群落分布特征进行了调查研究，并采用16S rDNA高通量测序技术对样品进行分析，通过α-多样性指数分析浮游细菌群落的差异性，通过共现网络分析浮游细菌群落之间的相互作用，利用Pearson相关系数衡量理化因子与α-多样性指数的相关性，采用冗余分析（RDA）探讨水体理化因子对浮游细菌群落结构的影响，并基于PICRUSTt2对纳木错浮游细菌进行功能预测。结果表明：浮游细菌群落主要由变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）、蓝细菌门（Cyanobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）组成，其中变形菌门相对丰度最高，主要包括γ-变形菌纲（Gamma-proteobacteria）和α-变形菌纲（Alpha-proteobacteria）；噬氢菌属（Hydrogenophaga）和嗜冷菌属（Algoriphagus）为相对优势菌属。α-多样性指数表明，纳木错浮游细菌群落比较丰富。共现网络节点间关系以正相关为主；总溶解固体量（TDS）和盐度（Sal）是影响纳木错浮游细菌群落结构的关键因子。功能预测结果显示，纳木错浮游细菌群落功能主要涉及代谢、遗传信息处理、环境信息处理等6类生物代谢通路，以及膜运输、氨基酸代谢、碳水化合物代谢等46个子功能。综上所述，纳木错浮游细菌群落结构在各样点间存在一定差异，浮游细菌在门级水平上类群间相互作用主要为协同作用，其群落结构是多个因子共同作用的结果。研究阐明了纳木错浮游细菌群落组成和功能及其与环境因子的相互联系，可为当地生态环境保护提供科学依据。

冰川是冰冻圈的重要组成部分，被誉为气候变化的“指示器”和“预警器”。而冰川中流线则是反映冰川几何形态的关键参数之一，是确定冰川长度随时间变化、分析冰川运动速度场和估算冰川体积等的一个重要参量。本文基于泰森多边形法，结合冰川表面地形特征，从形态学角度提出了一种山地冰川中流线自动化快速提取的新方法。本方法根据数字高程模型数据分别以冰川矢量边界线上局部最高点和最低点为起始点和终点，并结合提取冰川中心线的方法提取冰川的中流线。将本方法应用于青藏高原1 014条山地冰川中，自动生成了相应的冰川中流线2 114条，提取成功率为100%。通过将本文所提方法与Kienholz方法所提取的冰川中流线的平均长度进行比较，发现本文方法和Kienholz方法所提取冰川中流线的平均长度比为0.98，具有很高的一致性。另外，对于不同类型冰川的中流线提取，我们引入了Zhang方法和Kienholz方法与本文方法的提取结果进行了对比，结果表明本方法提取结果覆盖更全。本文所提方法可基于冰川编目数据中的冰川矢量边界线数据和数字高程模型数据，在无人工参与的情况下，实现对冰川中流线的自动化快速提取。

纳木错位于青藏高原中南部，是该地区独具特色的咸水湖泊。对纳木错夏季沿岸水体可培养细菌物种多样性进行研究，并揭示细菌群落多样性及物种分布与水质理化指标间的相关性。运用直接涂布平板法与稀释涂布平板法来分离湖水中的可培养细菌，细菌菌株的鉴定采用16S rDNA基因序列分析结合经典分类方法，并使用R 4.1.1、SPSS 20.0等软件分析细菌群落多样性。结果显示，从纳木错夏季沿岸水体20个样点中共分离得到681株可培养细菌，鉴定分为16属43种，其中优势种为Acinetobacter johnsonii。Spearman相关系数显示，总磷与总氮均为影响细菌群落多样性的主要理化指标，总磷显著影响细菌总丰度（P<0.05），总氮显著影响Simpson多样性指数（P<0.05）。RDA结果显示，氨氮是影响细菌群落分布的主要理化指标（P<0.05）。本研究初步揭示了纳木错夏季沿岸水体可培养细菌群落多样性，并获得较丰富的细菌菌株资源。

积雪消融是气候变化和水资源管理的重要影响因素。本文联合Sentinel-1与Sentinel-2时序数据，提出了一种联合SAR与光学遥感数据的积雪消融识别方法。以祁连山区八宝河流域为研究区，利用ESTARFM时空数据融合模型得到与Sentinel-1同时相的Sentinel-2模拟数据，提取流域积雪覆盖范围；基于SAR多时相多极化变化检测算法提取湿雪；结合光学遥感与DEM数据对SAR提取的湿雪进行校正，最终获得八宝河流域消融期内18个时相干湿雪分布。利用GF-2影像和消融期的Sentinel-2影像分别对积雪和湿雪面积进行精度验证，结果表明该方法能够快速识别积雪消融时空变化，总体分类精度OA高达99%，Kappa系数高达0.86。同时，利用同一天早晚过境相差约12小时的升、降轨SAR数据对比分析了积雪消融变化特征。根据实验数据集分析表明，八宝河流域内干湿雪分布随时间剧烈变化，消融初期湿雪主要集中在河谷低海拔区域且消融速度快，随着气温的升高积雪消融至高海拔区域，而干雪主要分布在四周高海拔山区。且由于过境时间的差异，在整个消融期，降轨数据提取的湿雪面积小于升轨数据提取的湿雪面积。

随着国民生活水平的普遍提高，冰雪产业作为新兴产业正在快速发展，并且为社会和经济发展带来众多惠益。了解冰雪产业和社会经济发展的关联性及推动作用是合理开发和管理冰雪产业的基础。本研究以新疆为案例地，基于冰雪产业中的主要组成即滑雪产业，建立了滑雪产业与主要经济产业的联系，结合地区间投入产出关系，运用投入产出分析方法评估了新疆滑雪产业的经济和社会效应。研究表明：2012年和2017年新疆滑雪产业的产能约345亿元和1 819亿元，由此可带动的其他经济产业总产量分别达到809亿元和4 151多亿元的产值；滑雪产业在2012年和2017年的影响系数为2.28和2.33，大于主要经济产业影响系数；滑雪产业带动最大的四个产业包括交通运输、仓储和邮政，石油和炼焦产品加工，批发和零售，住宿和餐饮产业，其中，批发和零售以及住宿和餐饮的相对影响明显上升，石油和炼焦产品部门的影响相对下降。另外，通过经济结构分解发现，滑雪产业的经济拉动效应进一步加强，特别是第三产业住宿与餐饮产值提高达259%。同时，滑雪产业能为当地提供更多就业机会。综上，新疆依托滑雪产业天然禀赋的优势，能给社会经济的可持续发展带来新契机，但若要最大程度发挥冰雪产业的经济杠杆作用，不仅需要合理的经济结构为基础，更需要协同发展关联紧的其他产业作为支撑。此外，为了能够给滑雪产业发展提供足够的上升空间，受滑雪产业带动作用最大的四大产业也应为促进其发展的重点施策产业，充分吸收冰雪产业发展的经济红利，以获取更多经济和社会效益。

溶解性有机碳（dissolved organic carbon，DOC）在全球碳循环过程中起着重要的作用。目前关于泛北极多年冻土区DOC的研究较多，青藏高原多年冻土区DOC的研究较少。为探讨青藏高原DOC的时空动态、来源，以及对气候变化和多年冻土退化的响应及其影响因素，以位于青藏高原长江源区内8个流域（直门达、沱沱河、雁石坪、风火山1~5）为研究区，通过对河流DOC观测、采样和分析，DOC输出通量计算，结合河流中{\delta }^{\mathrm{13}}C-DOC同位素的特征、流域水文特征、植被覆盖率、冻土覆盖率等观测数据，分析河流DOC输出的季节性变化规律和来源。结果表明：长江源多年冻土区河流DOC浓度全年较低，平均浓度在1.91~3.69 mg·L^-1之间，年内不同季节间变化率较小，上游DOC浓度大于下游DOC浓度。河流DOC的输出主要集中在夏、秋两季完全融化期，随径流量的增加而显著增加，而冬、春两季输出较少，DOC通量与径流量之间的相关系数达到0.92，与径流量的变化趋势一致。直门达水文站和风火山流域DOC年输出量分别为42 539.67 t和137.33 t，完全融化期输出占比分别为68.06%和79.85%，径流量和活动层冻融循环过程是导致DOC季节性输出差异的原因。季节尺度上长江源区{\delta }^{\mathrm{13}}C-DOC同位素变化趋势不显著，在-37.57‰~-21.06‰之间，完全融化期由于地下径流带来了更多{\delta }^{\mathrm{13}}C相对贫化的深层土壤有机碳，导致完全融化期{\delta }^{\mathrm{13}}C-DOC值相对较低。年内各季节下游地区{\delta }^{\mathrm{13}}C-DOC均较上游地区更富集。DOC来源{\delta }^{\mathrm{13}}C值在-37.69‰~-30.41‰之间， 表明DOC的主要来源为土壤有机质和C3植物。本研究有助于认识青藏高原冻土区河流碳迁移转化过程和机制。

最大冻结深度是季节冻土的重要指标，预测第三极地区未来最大冻结深度的变化，对于理解该区域的环境变化，指导生态保护、农牧业生产、工程建设等都具有重要意义。本研究利用基准时期（2000s）良好训练的支持向量回归模型，使用集合模拟策略，预测了2050s和2090s第三极地区在4种SSP情景下最大冻结深度的变化。结果表明，在可持续路径（SSP126）、中间路径（SSP245）、区域竞争路径（SSP370）和化石燃料为主发展路径（SSP585）情景下，不包括多年冻土退化为季节冻土的区域，相对于基准期，季节冻土的最大冻结深度到21世纪末将分别减小10.41 cm（11.69%）、24.00 cm（26.95%）、37.71 cm（42.34%）和47.71 cm（53.57%）。最大冻结深度的减小具有海拔依赖性，随着海拔的升高，最大冻结深度减小的速率变大，但是海拔超过5 000 m后，最大冻结深度减小速率逐渐减小，这与升温的海拔依赖性较为一致。最大冻结深度的变化也与生物群区有关，在4种SSP情景下，山地草地和灌木区的最大冻结深度减小速率最快，到21世纪末平均每十年分别减小1.80 cm、3.77 cm、5.77 cm和7.24 cm。分流域来看，青海湖流域减小速率最快。模拟预测结果可通过国家青藏高原科学数据中心（DOI：10.11888/Cryos.tpdc.273002）下载使用。该研究结果可为在全球变暖背景下理解第三极季节冻土的未来变化及其生态水文效应提供基础数据与信息。

MODIS V006版本数据仅提供了归一化积雪指数（NDSI），而用户往往关心的是直观的积雪分类，包括积雪范围或积雪覆盖率。美国国家冰雪数据中心推荐全球积雪范围最佳的NDSI阈值为0.4，但是青藏高原地形复杂多样，积雪斑块化特征明显，单一阈值并不能精确地判识不同下垫面上的积雪。青藏高原被称为地球的第三极，是中国三大稳定积雪区之一，蕴藏了大量的淡水资源。随着全球气候变暖，青藏高原地区积雪融化时间提前，冰川融水增加，影响河流水量，造成洪涝灾害，进而影响人类正常生产生活，因此通过确定不同下垫面阈值，改善传统阈值的积雪高估低估现象，提高积雪识别精度，进而更准确地探究青藏高原积雪状况，显得尤为迫切。本文以青藏高原为研究对象，首先生成MODIS逐日无云NDSI序列并进行验证；其次对应站点雪深数据与NDSI序列，证实在下垫面为林地和非林地的区域，去云NDSI序列与站点雪深均有良好的对应关系，确定不同下垫面最优阈值范围；最后在最优阈值范围内通过混淆矩阵确定最优阈值。计算得出，林地NDSI=0.03时，总体精度最高为94.02%，在该NDSI之下，高估误差OE和低估误差UE分别为1.21%和4.60%；非林地NDSI=0.26时，总体精度OA最高为94.27%，在该NDSI之下，高估误差OE和低估误差UE分别为0.51%和5.03%。因此选取优化后林地阈值为NDSI=0.03，非林地阈值为NDSI=0.26。为避免地面常规观测资料尺度上的局限性，本文采用高精度的Landsat 8 OLI卫星数据识别结果，作为“真值”对优化后阈值的判别结果进行“像元—像元”级别的验证。在定量验证中，优化后 NDSI阈值对MOD10A1 V006积雪判别结果的总体精度OA为84.21%，高估误差OE为5.33%，低估误差UE为10.46%；传统阈值对MOD10A1 V006积雪判别结果的总体精度OA为82.86%，高估误差OE为1.48%，低估误差UE为15.66%。可以看出在定量验证中，优化后阈值的积雪判别精度更高。同时在定性验证中，积雪大面积集中的区域，新的阈值与传统阈值提取效果均相对较好；积雪相对分散破碎的区域，优化后阈值能提取出大量积雪，传统阈值则不能。这表明考虑不同土地覆盖类型下的NDSI阈值优化可以有效地提高青藏高原积雪判别精度，为NDSI在积雪识别中的应用提供有力的支撑，有助于更准确地了解该地区积雪分布状况。

石冰川是一种发育在高寒山区的典型冰缘地貌，其发育、分布和运动特征对高山多年冻土的状态和演化具有指示性意义。针对光学遥感影像解译难以定量判定石冰川活动状态的难题，本文联合时序合成孔径雷达干涉测量和光学遥感影像地貌解译进行石冰川探测和识别，在大雪山南段编目了860条石冰川，并统计了其关键地貌和活动参数。结果显示，研究区内石冰川由南向北分布逐渐集中，表明区域北部冰缘环境更有利于石冰川的发育；区域内石冰川发育的海拔范围在3 638~5 107 m之间，74%石冰川朝向西、西北、北、东北方向发育；97%石冰川的年均形变速率小于100 mm?a^-1，并且北部区域石冰川的活动性相较于其他区域更强。基于石冰川面积与含冰量之间的经验关系模型，初步估计研究区石冰川储水量为0.963~1.445 km³。本文研究成果可为进一步开展青藏高原东南缘石冰川的时空演化规律、水文和灾害效应提供重要基础数据。

受气候变暖影响，青藏高原的多年冻土正在发生广泛的退化，主要表现为融冻泥流事件的频繁发生，对生态系统和当地基础设施造成深刻影响。融冻泥流的精准识别有助于理解融冻泥流的发生和演变机制。近年来尽管基于深度学习的融冻泥流识别取得了进展，但机器学习算法在该领域的识别能力仍有待探究。本研究基于GF-2卫星遥感数据构建了一种基于集成机器学习的优化面向对象融冻泥流识别算法，引入了纹理和几何等空间信息来辅助识别融冻泥流，并基于面向对象技术改善了识别模型的错分问题。此外，基于集成学习整合不同机器学习模型的优势，以获得不低于常用深度学习模型的识别精度。结果表明，基于递归特征消除（RFE）特征选择算法剔除了多维特征数据集中的冗余特征，证明了纹理和几何信息是融冻泥流识别的有效数据补充。在优化后的面向对象机器学习模型中，随机森林（RF）的识别精度最高，总体精度为87.43%。McNemar检验表明，与单一模型相比，集成机器学习模型显著提高了融冻泥流识别精度，其总体精度为93.14%。对研究区内融冻泥流的地形特征进行统计分析后发现融冻泥流主要发生在海拔3 200~3 500 m之间，坡度介于5°~25°，并且以东北、北和西北为主要的坡向朝向。本研究提出的集成机器学习模型为青藏高原多年冻土区日益频繁的融冻泥流事件提供了有效的识别方法，并可为基于卫星遥感影像的深度学习识别模型制作标签数据。

为细致刻画地表冻融状态及其年循环特征、长时间序列变化趋势及其与陆地生态系统的相互作用，需要进行高分辨率（1 km）的地表冻融状态识别。被动微波的低空间分辨率，无法精细描述地表冻融状态的空间变化；主动微波（合成孔径雷达）能以较高的分辨率识别地表冻融状态，但其低时间分辨率无法准确捕捉春秋季地表冻融转换。融合主被动微波遥感信息，发展高分辨率地表冻融状态识别算法对细致刻画地表冻融状态、生产高分辨率地表冻融遥感产品具有重要意义。本文以青藏高原中部土壤温湿度观测网为研究区，采用随机森林分类算法，以升/降轨Sentinel-1 {\sigma }_{\mathrm{V}\mathrm{V}}^{\mathrm{0}}（垂直极化后向散射）、SMAP \mathrm{T}{\mathrm{b}}_{\mathrm{V}}（垂直极化亮温）和辅助时空信息为输入，构建融合多源信息的高分辨率（1 km）地表冻融状态识别算法。结果表明：在降轨时，有/无主动微波信息，地表冻结期（每年1—3月）识别精度分别为100.0%/97.8%；地表融化期（每年6—10月）识别精度分别为99.1%/99.4%；地表冻融转换时期（每年4—5月）的识别精度为82.0%/74.1%；地表融冻转换时期（每年11—12月）的识别精度为95.1%/90.0%，精度有所下降。其原因是主要受到海拔、坡向及土壤质地的影响。通过对输入变量重要性排序，分析其在随机森林中的贡献可知，DOY（儒略日）、\mathrm{T}{\mathrm{b}}_{\mathrm{V}}、LAI（叶面积指数）、LST（地表温度）、{\sigma }_{\mathrm{V}\mathrm{V}}^{\mathrm{0}}、坡向是必要的输入变量。其中{\sigma }_{\mathrm{V}\mathrm{V}}^{\mathrm{0}}虽然排在第五位，但去除{\sigma }_{\mathrm{V}\mathrm{V}}^{\mathrm{0}}，算法在地表冻融转换时期的识别精度下降显著（春/秋季精度分别下降23.7%、9.4%），证明主动微波信息对于提高算法识别精度的重要性，因此在主动微波信息可获取时，应融合主被动微波信息进行地表冻融状态识别。高分辨率的地表冻融状态可准确划分地表的稳定冻结期、稳定融化期及冻融转换期，并反映地表冻融转换时期的空间异质性特征。

国土面积2/3为寒区的中国拥有广泛的路网、机场和城镇等人工地面系统，除冰雪技术研究与发展对道路安全与保障起到重要作用。为全面了解国内道路除冰雪领域研究现状和趋势，通过中外常用数据库核心集获取2010年以来我国学者在道路除冰雪领域的研究文献，借助CiteSpace软件对获取的文献信息中的发文量、文献来源和关键词进行分析。结果显示，我国道路工程领域对除冰雪技术愈发重视，自2010年以来我国在该领域的发文量逐年增加。同时发现，我国道路除冰雪领域学者在中文期刊的发文量占比在近年来则有所降低，更倾向于将研究成果发表于英文期刊。结果表明，长安大学、哈尔滨工业大学等高校是该领域主要的研究机构，且国内科研院所在国际合作方面还有待提升。在研究内容方面，我国道路工程学者对融雪剂的研究在减少，更加关注流体加热路面、电热路面等新型除冰雪技术。通过对2010年以来的高共被引文献分析，电热除冰雪技术、微波加热除冰雪技术、融雪抑冰路面等技术优势突出，更易引起学者关注，但在工程应用方面存在不足。通过文献综述发现，我国道路工程除冰雪领域急需解决上述新型除冰雪技术的能耗、工艺、成本、融雪效果及路用性能平衡等几个关键方面的问题。

本文基于AMSR2被动微波数据和0 cm地表温度数据，对比分析冻融判别函数算法和双指标算法在东北冻土区的判别精度及适用性。结果表明：（1）两种算法的Kappa系数都在0.7以上，总体判别精度在87%以上，具有较好的性能。（2）两种算法在升轨时期的总体判别精度高于降轨时期。在使用升轨数据时，双指标算法判别精度略高于冻融判别函数算法；使用降轨数据时，冻融判别函数算法判别精度更高。（3）冻融判别函数算法对冻土的判别精度高，双指标算法在识别融土方面具有优势。（4）两种算法对多年冻土区的土壤冻融判别精度高于季节冻土区。本研究的评价结果可为东北冻土区制备高精度、长时序地表冻融数据集提供基础数据资料，为选择合适的土壤冻融判别算法提供参考。

在气候变化背景下，全球积雪厚度、积雪密度和雪水当量发生着一系列变化，并进一步影响陆地生态系统的水热状况、生物地球化学循环过程以及生态系统的结构与功能。本文综述了北半球积雪变化（雪深、积雪覆盖日数）的现状，积雪生态研究方法及其优缺点，积雪与生态系统相互作用，以及积雪变化对主要陆地生态系统类型（草地、灌丛和森林）地下过程（养分周转、土壤动物和微生物、根系生长）的影响及其机制。研究发现：（1）雪深在40~70 cm时对土壤的保温作用最显著；（2）积雪增加通过加速土壤碳氮循环过程引起碳氮损失，尤其显著发生在相对湿润的生境中，相对干旱的生境中变化不显著；（3）在草地生态系统中，土壤有效磷含量对积雪增加的响应程度受生态系统自身干湿条件调控，即湿润的生境有效磷增加，干旱的生境有效磷降低；（4）积雪增加促进了草地生态系统植物表层根系的生长，积雪减少对植物根系生长的影响程度取决于消极影响（根系损伤和死亡）和积极影响（土壤养分有效性增加）之间的动态平衡；（5）相对于草地生态系统和森林生态系统植物根系生长而言，灌丛生态系统植物根系生长对积雪变化的响应更稳定。本文还提出了现有研究中存在的不足和未来发展趋势。

冰冻圈是气候系统中的五大圈层之一，冰冻圈变化对其内部及关联生态系统的影响已成为全球变化关注的热点领域，冰冻圈生态系统的概念也得到了越来越多的应用。本文基于国内外对冰冻圈要素与生物之间相互作用的已有研究成果，对冰冻圈生态系统的组成、各冰冻圈要素与生物之间的关系进行了系统梳理。目前，冰冻圈生态系统的研究热点主要是冰冻圈生境特征和生境变化对生物群落带来的影响。从生物群落是否直接生活在冰冻圈要素内来看，可将生态系统分为以微生物为主的冰冻圈内生生态系统（endophytic ecosystem of cryosphere）和冰冻圈关联生态系统（cryosphere-related ecosystems）。总体来看，目前冰冻圈生态系统的研究主要关注不同物种（例如陆地动植物、陆地淡水生物、海洋生物、海岸动物和鸟类动物等）对冰冻圈变化的响应，未来应重点开展冰冻圈变化对生物群落影响的定量化研究，特别要考虑冰冻圈各要素变化对生物群落影响的时间尺度和空间范围。

融冻泥流阶地是一种典型的斜坡冷生型冰缘地貌，在青藏高原东部发现大量古融冻泥流阶地，其空间分布对于重建该区古多年冻土分布和古气候环境具有重要意义。融冻泥流阶地纹理复杂、几何形态不一、表面覆盖多样化，导致融冻泥流阶地遥感解译和自动提取困难，然而，深度学习方法能获取上下文多尺度语义信息，提高特征表达的能力，为融冻泥流阶地的大范围提取提供了重要手段。因此，本文提出了一种基于DeepLab V3+深度学习模型和高分辨率光学遥感影像的融冻泥流阶地自动提取方法，并在四川甘孜州新都桥周边地区开展了实验研究。结果表明：与人工解译结果对比，本方法提取结果的综合精度达到0.68以上，并经野外调查验证了其有效性；在该区共识别了9 203条融冻泥流阶地，主要分布在新都桥镇附近的山谷两侧；泥流阶地主要朝西北方向，坡度集中分布在20°~25°，海拔高程大部分位于3 650~3 750 m间，主要地表覆盖类型是草地。

冰期向间冰期转换或现代全球气候变暖等背景下，冰川一旦退缩就会引发基岩和冰碛边坡失稳，甚至冰川泥石流等冰消后（paraglacial）地表过程；因此，该过程成为驱动原冰川作用区及其下游谷地地貌演化的重要因子。然而，冰消后过程时空变化特征及其驱动因子等相关研究，目前仍面临两方面问题：其一，各种冰消后沉积、冰碛等混杂堆积间判别的手段缺乏；其二，冰消后过程对下游谷地演化影响的关注不足。为此，本文以典型海洋型冰川作用区——贡嘎山东坡的冰碛和冰消后沉积为研究对象，并结合两处大陆型冰川冰碛，探讨了粒度和石英颗粒表面形态特征两个指标区分上述混杂堆积的有效性。结果表明，各种冰消后沉积物继承了源区冰碛的很多特征，但也呈现出一定独特性，指示出这两个指标综合对比的方法能实现各类冰消后沉积、冰碛的有效判别；同时，鉴于冰川性质、冰川作用期次和岩性等因素都可能影响源区冰碛的粒度和石英颗粒表面形态，以这两个指标判别时应限于同区域，避免选用沉积物的共性特征。基于贡嘎山东坡冰碛、各种冰消后沉积物与磨西台地不同层位粒度与石英颗粒表面形态的对比和聚类分析，确认台地底部和中部可能分别为MIS3冰碛与MIS3以来的泥石流沉积，上部则可能为河流沉积或河流改造过的冰川泥石流沉积。磨西谷地冰消后过程堆积和暴露时代，指示出强烈冰消后过程使得磨西河谷地末次冰期向全新世转换时一直在堆积，甚至持续到约6~7 ka前后才停止，之后转为侵蚀下切。

叶尔羌河流域冰湖溃决洪水致灾严重，在全球变暖背景下建立完善冰湖溃决洪水数据库，掌握其变化规律是开展冰湖研究和洪水危险性评估、风险管理的基础。基于水文径流数据、科考资料及洪水灾情资料，建立了1961—2021年叶尔羌河流域克亚吉尔冰湖溃决洪水数据库，利用线性趋势、R/S分析、累积距平、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法分析了冰湖溃决洪水的频次、洪峰流量变化特征，基于多概率分布函数估算了不同重现期情景下的洪峰流量并对其进行了危险性评估。结果表明：叶河流域克亚吉尔冰湖溃决洪水出现频次和洪峰流量在月分布上均呈单峰型，8—9月溃决洪水风险全年最高。1961—2021年克亚吉尔冰湖溃决洪水频次线性变化趋势不明显，呈现高、低交替变化的年代振荡特征，洪峰流量则呈现显著线性减少趋势，其减少速率为15.5 m³·s^-1·a^-1，对于洪水资源化利用而言利大于弊。对于19 a准周期，短期内克亚吉尔冰湖溃决洪水发生频次处于低位，风险较低，并将持续下降到2027年左右，此后进入下一个上升阶段。虽然21世纪初受全球气候变化影响，克亚吉尔冰湖溃决洪水出现短暂的高频期，但这仍不能改变其振荡减少为主的长期变化特征。克亚吉尔冰湖溃决洪水在5 a一遇重现期情景下有一定的致灾风险，10 a及以上不同重现期情景下致灾风险极高。建议后期加强对叶尔羌河克亚吉尔冰湖的动态监测、风险评估以及冰湖溃决突发洪水机理研究，加快水利工程建设力度，趋利避害、提高流域防洪减灾能力。

青藏铁路1401旱桥位于唐古拉山多年冻土区。青藏铁路正式运营后，1401旱桥桩基连续多年出现沉降现象，严重危害了铁路的安全运营。对2009—2018年间沉降数据的分析表明，经过2009年、2011—2012年以及2017年三期的整治，该旱桥桩基已经趋于稳定。进一步分析发现，1401旱桥桩基沉降的主要原因包括浅层多年冻土夏季升温、青藏铁路沿线气候变暖、深层承压水外泄导致的冻土升温和下限升高。青藏铁路1401旱桥桩基的整治措施表明，冻土区桩基沉降的治理工作是一个复杂长期的过程，必须综合考虑各项整治措施对多年冻土地基的热扰动，建议开展青藏铁路旱桥的监测，增强早期发现、治理桩基病害的能力，提高青藏铁路旱桥路段的运营水平。

冰湖溃决洪水具有范围广、持续时间长、危害大并经常伴随有泥石流发生等特点。目前针对冰湖溃决洪水动力演化特征的定量研究相对匮乏。为此，对次仁玛错冰湖溃决洪水灾害演化特征进行研究，以实地调查及多期遥感影像为基础，并采用泥沙输移模型和水动力模型耦合方法揭示冰湖溃决洪水侵蚀演化特征。模型基于精度为12.5 m的数字高程（DEM）地形数据，模拟反演1981年次仁玛错冰湖溃决洪水动力演化过程，与实测结果进行对比，验证模型的适用性和可行性，并对冰湖再次溃决进行预测分析，定量评价冰湖溃决洪水在演进过程中流深、流速、侵蚀和沉积特征。溃决洪水在演进过程中对章藏布支沟冰碛物及下游沟岸松散坡积物进行冲刷侵蚀，高含沙洪水逐渐演化为稀性泥石流，在707滑坡处流深8~10 m，最大流速13.7 m·s^-1，侵蚀深度8~9 m。稀性泥石流在主沟沉积形成堰塞坝，坝高9~11 m，短暂堵塞波曲河。稀性泥石流对樟木口岸下游滑坡群坡脚进行冲刷侧蚀，侵蚀深度约10~13 m，易引发大规模次生灾害，稀性泥石流到达水电站处，淤埋水电站进水口，导致水电站失效。整体来看，溃决洪水在演进过程中，洪水对上游沟床及沟岸进行强烈的侵蚀夹带，洪峰流量增强，在中游，稀性泥石流对沟岸进行侧蚀，在沟道狭窄处流速增大，下切侵蚀增强，在沟道宽阔处，流速降低，固体物质沉积，整体达到冲淤平衡，洪峰流量随距离逐渐衰减，至下游，沟道地形开阔，流速放缓，稀性泥石流逐渐沉积，同时对沟道两岸进行侧蚀，整体为沉积。模型可以良好地揭示冰湖溃决洪水灾害侵蚀演化动力特征。

土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统碳循环的重要组成部分，也是评价区域土壤质量、土地退化程度和作物产量的重要指标。高寒生态系统土壤有机碳含量估算，对于高寒地区土壤碳库核算和土壤质量评价等都具有重要意义。本研究以青藏高原三江源区作为研究区，基于野外采集的272个土壤样本的SOC和土壤光谱室内测试数据，首先对原始光谱数据进行一阶微分（FD）、二阶微分（SD）、倒数对数（RL）、去包络线（CR）和多元散射校正（MSC）等多种数学变换；然后基于8种光谱变换数据与SOC含量的相关性分析提取特征波段，利用多元线性回归（MLR）、偏最小二乘回归（PLSR）、支持向量机（SVM）和随机森林（RF）4种方法，分别构建SOC含量的高光谱反演模型；对各种模型的模拟精度和稳定性进行评价，明确SOC含量反演的最佳光谱变换和模型组合模式。结果表明：三江源区SOC含量较高，且不同植被类型和不同土壤类型的SOC含量差异较大；总体上，单一数学变换形式中基于一阶微分（FD）变换构建的反演模型的模拟精度最高（尤其是FD-RF组合模型，其验证集R²=0.86，RMSE=8.40，RPD=2.64）；多种数学变换组合相较于单一的数学变换，其模拟精度得到进一步提高（如CRFD-RF组合，R²=0.87，RMSE=8.03，RPD=2.76）；4种模拟模型中，随机森林总体模拟精度最高，并且CRFD-RF组合模型的模拟精度最高，MSCFD-RF次之。本研究可为利用高光谱遥感进行高寒地区土壤有机碳含量反演和动态监测提供理论依据。

渠道在季节性冻土区常年遭受基土冻胀、融沉和侵蚀的危害，针对此问题提出由聚苯乙烯泡沫板、陶砂和环氧树脂多层组合制成渠道衬砌垫层，采用室内干湿与冻融交替试验的方法来探究复合衬砌隔热性和粘结强度的劣化规律，以及多层组合垫层对混凝土板的保护作用，并结合统计学的方法确定陶砂最佳掺量。试验结果表明：陶砂能降低复合衬砌的导热系数，其隔热性劣化主要是由聚苯乙烯泡沫板和混凝土引起，随干湿与冻融累计试验次数增加呈线性降低趋势；陶砂掺量对聚苯乙烯泡沫板接触面的粘结强度基本无影响，而对混凝土接触面的粘结强度有较大影响，且掺量与粘结强度成反比例关系；在干湿与冻融交替作用下，多层组合垫层对混凝土板有较好的保护作用，与普通混凝土板相比，在质量与抗压强度损失方面分别降低1.04%和8.58%；以复合衬砌隔热性和聚苯乙烯泡沫板接触面粘结强度为双控目标，建立了陶砂最佳掺量的计算方法。多层组合垫层具有良好的隔热性、粘结强度和防渗效果，该试验研究成果可为渠道垫层设计提供科学参考。

政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2021年8月发布了第六次评估报告第一工作组报告《气候变化2021：自然科学基础》。该报告基于最新的观测和模拟研究，评估了冰冻圈变化的现状，并采用CMIP6模式对未来变化进行了预估。报告明确指出，近十多年来冰冻圈呈现加速萎缩状态：北极海冰面积显著减小、厚度减薄、冰量迅速减少；格陵兰冰盖、南极冰盖和全球山地冰川物质亏损加剧；多年冻土温度升高、活动层增厚，海底多年冻土范围减少；北半球积雪范围也在明显变小，但积雪量有较大空间差异。冰冻圈的快速萎缩加速海平面的上升。未来人类活动对冰冻圈萎缩的影响将愈加显著，从而导致北极海冰面积继续减少乃至消失，冰盖和冰川物质将持续亏损，多年冻土和积雪的范围继续缩减。报告也提出，目前冰冻圈研究仍存在观测资料稀缺、模型对各影响因素的敏感性参数和过程描述亟需提升、对吸光性杂质的变化机制认知不足等问题，从而影响了对冰冻圈变化预估的准确性，未来需要重点关注。

裂隙中冰夹层的出现及生长是岩体冻胀风化的重要特征及成因，裂隙岩体是由裂隙和岩石基质构成，裂隙与可视为孔隙介质的岩石性质差异巨大，多数情况下是岩体中水分主要的储存及运移通道，对于不饱和裂隙而言，其中往往同时存在着气态迁移和液态迁移，很难直接用既有的原位冻胀和分凝冰机理解释裂隙中冰层形成及生长过程。为研究非饱和岩体裂隙中冰层出现及分布状况，作者用两块水泥试块拼接成带有单条垂直裂隙的岩体试样，并对试样进行了暖端补水条件下的单向冻结试验，试验结束后，试块中新增了3条水平裂隙和1条垂直裂隙，且裂隙中均有薄冰层出现，试样负温区有显著的结霜现象，整个过程中水分迁移总量达221 mL，且以气态形式为主。基于传热学基本原理，建立了自然对流条件下单个裂隙壁面上的结霜模型，根据试验中试样不同冷表面的特征，将结霜表面分为I~III类，分别计算了三类冷表面上霜层厚度、密度及单位质量随时间的变化，并利用试验结果对计算结果进行了验证，证明了单个壁面上结霜模型的可靠性。以结霜模型为依据，同时结合相关文献进行分析得到：影响岩体裂隙负温区壁面结霜量的直接因素有裂隙中的对流传热条件、空气相对湿度及负温区壁面面积大小，这三个因素取值越大时，则一定时间内裂隙壁面上的结霜量越多，裂隙中的成冰作用更为显著。裂隙沿程的温度梯度则是更为本质的原因，温度梯度越大时，岩体裂隙中的对流传热作用会更为强烈，负温区壁面面积越大，则一定时间内结霜量越多。

积雪作为大气固态降水过程的主要形式，是反映大气化学成分的良好媒介。然而，积雪样品在采集后的不同储存和处理方式可能会影响其原始信息的获取。本研究采集青藏高原腹地纳木错地区的积雪样品，使用不同前处理方法探究其对主要阳离子浓度的影响。结果表明：积雪样品融化后第3天及更长时间，使用不过滤的前处理方式会使测试结果明显偏离实际值。过滤操作能规避碳酸盐矿物溶解对Ca²⁺、Mg²⁺和Sr²⁺的富集，减少对大陆粉尘来源贡献的高估；对K⁺和Na⁺的影响则主要通过黏土矿物与水体间的离子交换实现，使得前者浓度降低、后者升高，从而可能低估生物质燃烧源的贡献、高估海盐输入。就不同孔径的滤膜而言，0.20 μm滤膜过滤效果优于0.45 μm滤膜。过滤后溶液的大部分离子在冷藏或常温存储的前10天变化较小（<10%）。综上，本文建议积雪样品在融化后当天使用孔径为0.20 μm的滤膜过滤，滤后溶液存储方式可选择冷藏或常温保存，并在10天或更短时间内完成测试。

在全球变暖的背景下，南极已成为全球气候变化研究的热点，然而其区域内的观测站点稀疏且缺乏较长的时间序列，限制了人们对南极气候变化机制的分析与理解。Polar WRF作为目前最先进的极地区域气候模型之一，有力弥补了观测资料不足的缺陷，然而模式存在误差，在应用之前有必要对其定量评估。本文利用Polar WRF3.9.1对2004—2013年南极冰盖2 m气温、10 m风速和地表气压进行了数值模拟，并与28个气象站数据进行了对比分析，结果表明：模式对气温的模拟值在东南极沿岸偏低，在内陆偏高，在南极半岛既存在冷偏差也存在暖偏差，而对风速和气压的模拟整体呈高估。而从均方根误差和平均绝对误差的空间分布来看，模式对气温和气压的模拟结果在东南极沿岸的精度高于内陆和南极半岛，而风速则在内陆的精度要高于沿岸地区。但总体来说模拟效果较为理想，在2004—2013年间气温、风速、气压的模拟值的变化趋势与实测值的变化趋势相同。模式模拟的年平均2 m气温和近地面气压在所有站点都通过了α=0.1的显著性检验，季节误差和月误差整体较小，且所有月份的相关系数都分别大于0.90与0.79。模式对10 m风速的模拟精度要略低，部分沿岸站点的年平均误差超过了7.5 m·s^-1，但整体而言其在四季和各个月份的相关性均大于0.5且误差小于4.5 m·s^-1。虽然Polar WRF作为天气模式，但在模拟长时间尺度的气候方面仍然表现较好。

为探索不同冻融循环次数和围压作用对季节冻土区路基土在不同含水率条件下的应力-应变关系及损伤机理，以辽宁阜新市某公路区间为试验路段，采用环刀法选取试验路段路基土样，通过冻融循环及三轴压缩试验，得到在不同冻融循环次数及围压作用下路基土的应力-应变曲线变化规律；根据损伤力学及统计学原理，将Weibull分布与Lemaitre有效应力原理相结合，建立了季节冻土区路基土损伤本构模型。结果表明：冻融循环作用可导致路基土试件强度降低，且随着试件含水率的增加，应力-应变曲线呈现由应变软化逐渐表现为应变硬化特征，试件最优含水率为应变软化与应变硬化的分界点；随着围压的增大试件强度增加，在冻融循环次数较少且围压较低时，试件的应力-应变曲线出现峰值应力，曲线表现出应变软化特征，在冻融循环次数较多且围压较大时容易出现应变硬化现象；经对比分析，所建立的损伤本构模型与试验应力-应变曲线吻合度较好，且模型所需参数均可通过三轴试验获得，说明该模型能够较好地描述季节冻土区路基土的应力-应变关系，具有实用性。另由试验结果可知，为降低东北地区冻融循环作用对季节冻土区路基强度的影响，提前做好路基的防排水工作对于路基冻融病害防治是非常重要的。

多年冻土区森林土壤是重要碳库，对于全球CO₂、N₂O和CH₄平衡具有重要意义，冻融循环是多年冻土区的重要特征，但冻融作用对不同林型腐殖土有机质分解和温室气体排放的影响需进一步研究。本研究对兴安落叶松林（针叶林）、白桦林（阔叶林）、兴安落叶松和白桦混交林（针阔混交林）三种林型的腐殖层土壤进行了42天的短期室内培养实验，探索冻融作用对土壤理化性质和温室气体排放的影响。结果表明，冻融导致森林腐殖层土壤溶解性有机碳（DOC）增加，针叶林、阔叶林和针阔混交林分别增加了314.8%、91.4%和43.2%，但冻融后短期内土壤有机碳分解的温度敏感性（Q₁₀）均明显下降，CO₂排放量在25 ℃时分别下降24.7%、36.4%和29.5%。同时冻融作用也降低了森林土壤吸收CH₄的能力，但没有发现对土壤N₂O排放产生明显影响。冻融作用短期内降低了森林土壤温室气体全球增温潜势（GWP），其中对CO₂的抑制作用最为明显，阔叶林腐殖层土壤受到冻融作用的影响比其他两种林型更加明显。

山地冰川因具有高反照率、冰川风、逆温层及高值降水等特征而形成了独有的局地微气候，尤其是作为高值降水中心，对径流变化具有重要影响。本文基于祁连山中段北坡摆浪河21号冰川末端（海拔4 350 m）2020年9月2日—2021年8月28日的气象观测资料，开展了微气象特征分析，与临近不同海拔、下垫面的同期降水以及祁连山典型冰川区降水进行了比较，并对最大降水事件过程开展环流成因分析。研究发现：摆浪河21号冰川区气温超过0 ℃的天数有84 d，集中在5—9月；冰川风盛行，不同于其他冰川区的山谷风循环；天气主要以多云为主；入射与反射短波辐射月最大值分别出现在5月和4月。摆浪河21号冰川降水主要集中在4—8月，降水频次和强度均随着云量的增加而增加。观测年最大降水事件（2021年7月25—27日）属于局地对流降水，中高纬西北-东南向水汽输送为降水区提供了大量水汽；低层辐合和高层辐散、层结不稳定造成了强烈的暖空气上升，加之降水区位于槽后脊前不断有冷空气输入，冷暖交汇促使降水发生。

冰架是南极冰盖物质损失的主要出口。南极冰架动态变化和物质平衡的研究对揭示南极地区的气候变化具有重要的参考价值。本文从表面融化、冰流速、前缘崩解、底部融化和物质平衡五个方面入手，对近些年来南极冰架变化监测的研究进展进行梳理和归纳总结，综述了它们的观测方法、观测结果、机制分析及当前面临的问题。极地观测卫星和现场观测网络的发展、冰架多维度综合分析及数值模拟研究的推进，将有助于进一步揭示冰架变化因子之间的耦合作用及其演变机制，为全球增温影响南极冰盖/冰架的物理机制研究及其变化预测提供重要依据。