在全球气候持续变暖背景下，北极地区冻土退化、冰川退缩、海冰减少等导致了一系列的生态环境问题，同时也使得资源勘探开发与国际新航道开通成为可能，北极地区的重要性日益凸显。依据2009—2019年6月期间有关北极研究的408篇ESI高影响论文，对发文量、主要作者、研究机构、国家、研究方向等字段进行分析，从自然科学角度，宏观而概要地了解北极研究中最具影响力的研究力量、研究领域，为中国的北极研究提供最精要的科研信息整体分析，并通过内容分析揭示北极研究中的重要方面和中国在当前北极研究中存在的问题及或可行的策略途径。分析发现：美国引领并以绝对优势（论文数量、主要作者、机构、资助基金）占据北极研究领域。北极自然科学研究已形成以气候变暖为核心和背景，辐射相关海冰和海洋、生物与典型生态系统（生物多样性适应与保护、北方针叶林、苔原、微生物）、冰川退缩与冻土退化、大气天气与气候系统等领域的整体研究格局，呈现全面推进态势。研究已取得大量进展，研究手段呈现出大数据支持、模型运算为主的显著特征，但“不确定性”几乎渗透在其各个方面。中国以合作参与、外围相关、微量切入的形式开展北极研究，存在多重限制因素，我国或可利用已有冰冻圈研究积累，积极参与各方面研究及数据共建共享，着重北极对中纬度气候影响等与我国社会经济密切相关的领域，从而为提升北极研究的科学话语权、为我国的防灾减灾和生态环境改善提供支持。

Landsat-7机载扫描行校正器（Scan Line Corrector，SLC）失效后的ETM+影像（SLC-OFF影像）约有22%的数据缺失，严重限制了该影像在冰川研究中的应用，特别对长期缺乏高质量遥感影像的高亚洲地区冰川运动连续监测产生较大影响。以Karakoram 中部最大的锡亚琴冰川为例，初步评估了Landsat-7 ETM+SLC-OFF影像在山地冰川表面流速提取方面的适用性和可行性。选取2009年和2010年两景SLC-OFF影像，运用局部直方图匹配法（Local Linear Histogram Match，LLHM）和加权线性回归法（Weighted Liner Regression，WLR）修复缺失数据条带，并利用亚像元互相关方法对修复后两景影像进行冰川表面流速估算。结果表明，LLHM和WLR两种方法均能有效修复冰川区Landsat-7 SLC-OFF影像，其冰流估算结果与同期Landsat-5TM 影像的冰流结果较为一致，三者冰流速估算精度分别为±5.9m ·a^-1、±6.3m ·a^-1和±4.0m ·a^-1，验证了Landsat-7 SLC-OFF 影像在山地冰川流速监测中的应用潜力。

根据青藏公路和青藏铁路多年的研究实践,对青藏高原多年冻土区路堤的临界高度进行了分析和讨论.在青藏高原多年冻土区,由于各地年平均气温不相同,因而各地空气的融化指数和冻结指数不相同.在同一地区,路堤表面材料特性不同,其表面的融化指数和冻结指数也就不同.如果在某一地区,路堤表面的融化指数和冻结指数相等,则该地路堤的融化深度和冻结深度也应相等(忽略路堤及基底土体融化状态和冻结状态下导热系数的差异).在这种情况下,该路堤临界高度等于路堤融化(冻结)深度减去天然上限埋深,该地区的年平均气温即该路堤临界高度的年平均气温临界值.对于一定表面特性的路堤,当某地区年平均气温高于临界值时,则该地区不存在路堤临界高度;只有当年平均气温低于临界值时,路堤临界高度才存在,且随年平均气温的降低,临界路堤高度减小.在此基础上,提出了无临界路堤高度地区路堤的设计原则,以及保持路堤下多年冻土上限不变的工程措施.

2013年9月27日, 在瑞典首都斯德哥尔摩, 联合国政府间气候变化专门委员会第一工作组第五次评估报告《Climate Change 2013: The Physical Science Basis》决策者摘要(Summary for Policymakers, SPM)发布, 随后于9月30日公布了报告全文. 报告指出, 全球气候系统变暖的事实是毋庸置疑的, 自1950年以来, 气候系统观测到的许多变化是过去几十年甚至近千年以来史无前例的. 全球几乎所有地区都经历了升温过程, 变暖体现在地球表面气温和海洋温度的上升、 海平面的上升、 格陵兰和南极冰盖消融和冰川退缩、 极端气候事件频率的增加等方面. 全球地表持续升温, 1880-2012年全球平均温度已升高0.85 ℃[0.65～1.06 ℃]; 过去30 a, 每10 a地表温度的增暖幅度高于1850年以来的任何时期. 在北半球, 1983—2012年可能是最近1 400 a来气温最高的30 a. 特别是1971-2010年间海洋变暖所吸收热量占地球气候系统热能储量的90%以上, 海洋上层(0～700 m)已经变暖. 与此同时, 1979-2012年北极海冰面积每10 a以3.5%～4.1%的速度减少; 自20世纪80年代初以来, 大多数地区多年冻土层的温度已升高. 全球气候变化是由自然影响因素和人为影响因素共同作用形成的, 但对于1950年以来观测到的变化, 人为因素极有可能是显著和主要的影响因素. 目前, 大气中温室气体浓度持续显著上升, CO₂、 CH₄和N₂O等温室气体的浓度已上升到过去800 ka来的最高水平, 人类使用化石燃料和土地利用变化是温室气体浓度上升的主要原因. 在人为影响因素中, 向大气排放CO₂的长期积累是主要因素, 但非CO₂温室气体的贡献也十分显著. 控制全球升温的目标与控制温室气体排放的目标有关, 但由此推断的长期排放目标和排放空间数值在科学上存在着很大的不确定性.

系统地总结了冰芯在揭示过去气候环境变化、太阳活动、温室气体、火山活动、人类活动等方面研究所取得的成就,着重对一些有争议的重大问题(如Younger Dryas事件、温室气体与气候变化之间的关系、南北半球气候变化之间的关系等)进行了论述,并对其中个别问题提出了可能的解决途径.指出冰芯微生物、冰芯环境磁学将是冰芯研究的新方向.

利用NCEP再分析资料,分析了南水北调西线引水地区和黄河上游的可降水量、水汽通量、水汽通量散度和该区域的流场.结果表明:在5~9月间,该地区可降水量7月最大,其次为8月、6月、9月,最小为5月;水汽通量主要从南边界获得,北边界存在较稳定的强度不大的净收入,西边界不太稳定,会出现负收入.研究区域上空600 hPa水汽通量主要为辐合,风场散度对水汽通量散度的贡献最大;向研究区域输送的水汽在低层既有直接从孟加拉湾输入,又有从孟加拉湾经中南半岛北部绕过来的,而高层则基本从孟加拉湾直接输入.

极地海冰作为全球气候系统的一个重要组成部分,通过影响大洋表面的辐射平衡、物质平衡、能量平衡以及大洋温、盐流的形成和循环而影响全球气候变化.从最初研究极地海冰的强度和承载力到目前海/冰/气相互作用全球气候耦合模型的建立,使海冰变化和全球气候变化紧密结合起来.这些研究领域主要有:海冰及其表层雪的物理特性和过程、海冰区域生态特征、海冰区与气候相关的反照率和物质平衡研究以及海冰气候耦合模型等大的领域.模拟显示,21世纪因为全球变暖,南北极海冰都将减少.海冰和全球气候系统其它要素之间的相互作用问题、极地海冰的厚度季节性区域性分布问题、极地海冰边界及范围变化趋势问题、生消关键过程及其影响因素问题、冰间湖的作用以及海气相互作用等将是未来重要的研究方向.

利用30个站的1965-2000年日降水资料,分析了南水北调西线工程区的降水气候特征、降水过程特征和降水极值特征.结果表明:该区多年平均降水量为520.5 mm,年降水量等值线呈东北-西南向分布,由西北向东南递增,半干旱区和湿润地区年降水量的分界线在该区沿玉树-清水河-大武-河南-合作-临洮一线分布;降水过程大部分大于5 d,降水集中在3 d左右,过程降水量可分为纬向类和斜向类两种,斜向类占大多数,其中斜向类又可分为西北-东南向、东北-西南向两种,以西北-东南向的发生较多.降水中心由西北向东南方向移动,或中心变动不大,但范围先加大后减小.在所有降水过程中,一日最大雨量出现在壤塘的频率最高,其次为若尔盖和临洮;3 d最大降水量最频繁发生在临洮,其次为壤塘和若尔盖.18次过程降水极值分布与多年的年降水量大值区相对应.1965年、1984年、1992年过程降水偏弱,1981年、1989年、1999年过程降水偏强.

穿越我国东北地区的哈尔滨至大连高速铁路（哈大高铁）是世界上首条投入运营的新建严寒地区高速铁路，路基冻胀防治采用了换填材料、防水等综合措施. 为评价冻胀防治效果及路基工程运营状况，通过对哈大高铁开通后首个冻融期（2012-2013年度）路基全线9 641个凸台观测点水准人工监测数据综合分析，研究路基冻胀变形发生、发展和变化规律. 结果表明：哈大高铁路基冻胀变形包括冻胀快速发展期、冻胀稳定发展期和融化回落期3个阶段，路基普遍发生冻胀但变形处于可控状态；路基的冻胀变形以基床表层冻胀为主，且其程度与路基结构有关；整体上全线过渡段冻胀轻微，路堤次之，路堑和底座板接缝处较为严重. 建议后续冻胀整治应以减少路基表水下渗、控制基床表层冻胀变形为重点；类似工程设计中，应增加以桥代路段落，将路基表层改性为不冻胀整体结构.

作为大地测量的一种新兴空间技术，合成孔径雷达干涉（synthetic aperture radar interferometry， InSAR）具有全天时、高精度、大范围和速度快的优点，逐渐被应用于多年冻土区地表形变监测中。通过综述多年冻土形变原理及InSAR监测多年冻土形变的应用实例，研究表明：在气候变暖的背景下，多年冻土区地表年际形变以下沉为主，多年冻土上限附近地下冰含量的大小是影响年际形变量的主要因素；活动层内土壤含水量影响着地表季节形变量的大小，不同类型多年冻土区的地表年际形变量和季节形变量存在着较大的差异。研究还表明，不同波长的SAR产品在不同类型多年冻土区的适用性不同，下垫面特征对利用InSAR获取地表形变量有较大影响，L波段的SAR数据在植被覆盖度较好的区域有更好的效果。由于InSAR的失相干问题，加之目前还缺少长时间、多类型、高频率的实测形变结果作为验证和标校数据，获取准确且连续的大范围形变数据较为困难。针对目前寒区研究需求，布设野外长期观测站点，建立适用于不同多年冻土区的地表形变反演算法，构建具有较高精度和较高时空分辨率的地表形变数据集具有重要的实践和科学意义。

针对2012年中国区域严重的干旱, 利用2013年国家气象信息中心发布的中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS-V1.0)土壤体积含水量数据集产品, 并结合新的中国地表土壤水文参数数据集, 计算2012年中国区域土壤相对湿度, 依据《气象干旱等级》国家标准进行干旱监测. 结果表明: 该土壤相对湿度数据集能较为全面的反映2012年中国的干旱发生发展的空间特征, 在西南、江淮黄淮、华南以及东北等4个主要的干旱区域表现的尤为明显. 结果表明, 利用土壤容重、田间持水量等信息, 结合CLDAS-V1.0实时业务产品, 可实时获取时空连续的土壤相对湿度产品, 可以实现对中国区域的干旱实时监测.

冰川物质平衡是冰川连结气候和水资源的纽带, 对其的观测和模拟始终是冰川与气候变化研究领域的重点和前缘之一. 以祁连山黑河流域十一冰川为参照冰川, 结合实测物质平衡验证资料, 建立了基于冰川表面能量平衡的冰川物质平衡模型(物理模型)和基于温度参数、温度-辐射参数和温度-辐射-水汽压参数的三种度日因子模型(统计模型), 并对模拟结果进行了分析及评估. 结果表明: 净辐射是冰川表面最主要的能量来源, 占能量收入的82.3%; 其次为感热供热, 占收入的17.7%. 净长波辐射基本为负, 吸收的热量主要通过融化和蒸发/升华方式消耗, 分别占能量支出的84.7%和15.3%. 加入净短波辐射和水汽压参数的度日因子-物质平衡模型的模拟效果提高显著, 相对误差为7%, 与能量平衡模型的模拟误差6.7%, 相差不大. 研究表明, 能量-物质平衡模型的物理意义明确, 模拟能力强大, 尤其在日尺度上有绝对的优势; 统计物质平衡模型在特定的地理条件和气候条件下表现出不佳, 对于一些极端值的模拟能力欠缺, 但是具有输入变量少, 计算简单的优点. 研究结果对黑河流域乃至整个祁连山地区的冰川物质平衡模拟方法的建立具有参考意义.

在全球气候变暖和高原多年冻土持续退化的背景下，青藏高原多年冻土区热融滑塌现象普遍发育，其形成不仅影响区域生态环境，还可能威胁工程构筑物的稳定性。本文在多年野外调查工作的基础上，结合遥感及历史气象资料对青藏高原多年冻土区热融滑塌的诱发因素、分布特征及演化过程进行了分析。结果表明：冻土活动层滑脱的发生是诱发青藏高原多年冻土区热融滑塌的主要因素，其次为工程扰动和湖水的热侵蚀；活动层滑脱型热融滑塌的发育过程主要包括冻土活动层滑脱的发生、后缘坍塌后退及坡面泥流的形成等三个阶段，热融滑塌形成以后其溯源侵蚀过程将持续数年甚至十几年直到后缘位置地下冰含量明显减少或者消失为止；在空间分布方面，热融滑塌更倾向于分布在坡度较为平缓（3°~8°）的丘陵山地及山麓区域的阴坡一侧；近年来青藏高原多年冻土区热融滑塌呈剧烈增多的趋势，且这种骤增现象主要发生在有极端气温出现的特殊年份，并不是均匀的分布在每一年。研究成果对未来青藏高原工程规划、资源开发及环境协调发展具有重要的指导意义。

随着人口增长和经济社会的发展，水资源的供需矛盾日益增多，对水资源进行合理开发、高效利用、优化配置、全面节约、有效保护、综合治理是至关重要的新任务。熵权法是研究水资源可持续利用的重要方法，可以剔除指标体系中对评价结果贡献较小的指标，减少人为因素对于主观权重的影响，其计算结果真实准确，能够客观地反映水资源与水环境的现状，因此被广泛应用于水资源与水环境评价中，从而为水资源的高效利用及水环境的综合评价提供科学依据。本文对熵权法的由来及在水资源与水环境评价中的发展进程进行了探讨，重点对熵权法在水资源量、水资源承载力、水环境质量和水生态环境评价四个方面的应用进行了讨论和总结，并发现熵权法在水资源与水环境评价中有着良好的应用前景；同时，针对当前熵权法在水资源与水环境评价中存在的不足，提出了改进建议，为水资源与水环境评价的研究方向提供了新思路。除此之外，对熵权法的未来进行了展望：熵权法可与其他方法创新结合共同使用，构建合理全面的评价指标体系，在水资源利用发展趋势、时空格局演变等领域推广应用。

利用位于典型多年冻土区的唐古拉综合观测场2007年9月1日—2008年9月1日实测活动层剖面土壤温度和水分数据，对多年冻土区活动层的冻结融化规律进行研究；同时，对冻融过程中的活动层土壤液态水含量的变化特征进行分析，探讨了活动层内部土壤水分分布特征及其运移特点对活动层冻结融化过程的影响. 结果表明：活动层融化过程从表层开始向下层土壤发展，冻结过程则会出现双向冻结现象. 一个完整的年冻融循环中活动层冻结过程耗时要远远小于融化过程. 活动层土壤经过一个冻融循环，土壤水分整体呈现下移的趋势，土壤水分逐步运移至多年冻土上限附近积累. 同时，土壤水分含量和运移特征会对活动层冻融过程产生显著的影响.

科研人员在人生演进的方向上是否存在共同的"道", 针对这一问题笔者介绍了自己在程国栋先生带领下修炼得到的体会. 首先, 是与先生17年"因缘和合"中对"风行水上涣"的诠释;其次, 阐述的是自己从先生快哉雄风中听出的科研人员之"道": 成其大—养浩然之气. 具体为: 一要有十年铸一剑的精神(阳), 二要有江海纳百川的气度(阴). 阐述了科研人员求道的要点, 将其分为十年铸一剑、正确应对妖魔鬼怪、防止走火入魔、打掉魔头四个阶段进行了阐述;同时介绍了自己求"道"的几点体会. 最后, 讨论了对读书的理解以及拟采用的生态经济小组建设模式. 这些阐释对科研人员个人的发展具有重要的指导意义.

采用三点弯曲试验研究了冻土断裂韧度K_Ic的尺寸效应,应用Weibul脆性破坏统计理论获得了反映冻土K_Ic尺寸效应的材料常数,即尺寸效应系数α。应用α值进行了K_Ic值理论预测,与实测值相比,其最大误差不超过5%.

受地形起伏影响, 山区流域的水分和能量通量时空分布差异很大. 利用水文模型VIC (variable infiltration capacity)对黑河上游流域的水文和能量时空分布进行了模拟, 并通过观测对模拟结果进行了验证. 结果表明:VIC模型能够较合理地模拟研究区径流过程, 对净辐射的计算也较准确, 模拟得到的部分水分通量和能量通量(感热、潜热和土壤热通量)在趋势上较一致, 但在数量上存在偏差. 积雪过程对研究区的水文和能量循环有重要影响, VIC模型对积雪的模拟偏差较大, 导致了每年4月左右的模拟径流偏低, 也没有模拟出积雪融化导致的土壤含水量上升; 同时, 积雪模拟的不准确也明显影响到能量通量的模拟. 在研究区, 土壤水分变化受土壤冻融影响明显, VIC模型对气温较高、不发生冻融过程的7-9月土壤水分变化模拟较好, 但是在其他月份, 对积雪及表层土壤消融导致的土壤水分迅速增加和土壤冻结导致的土壤水分迅速减少两个过程的模拟比较差; VIC模型能够给出水分和能量各通量的时空分布, 较好地揭示研究流域各个通量的空间异质性及相互影响.

土壤热导率是重要的土壤热参数之一, 在下垫面土壤热量的传输中起到重要作用; 同时也是区域气候模式、 陆面过程模式中重要的输入参数, 在预估未来气候变化等方面也具有重要作用. 根据国内外的研究现状, 评述了土壤热导率的影响因素和模拟方案. 其中, 土壤质地、 温度、 含水(冰)量和孔隙度等是影响土壤热导率的主要因素, 特别在研究冻土时需重点分析含冰量的变化. 结合影响因素, 比较分析了典型的国内外计算土壤热导率的模型, 得出这些模型多适用于模拟常温下的热导率, 低温条件如青藏高原冻土区模拟结果并不理想. 因此, 多年冻土区土壤热导率的研究多基于观测资料计算或使用陆面模式中的参数化方案估算, 但因多年冻土内部水热传输过程的复杂性, 青藏高原多年冻土区热导率的模型模拟仍需进一步研究.

定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.

白令海是北冰洋的边缘海，其海冰变化与北极其他海域存在巨大差异。近10年来，白令海海冰面积发生显著减少，对区域水文、大气甚至生态系统造成巨大影响，甚至影响到中纬度乃至我国气候系统。基于卫星观测、模式模拟等多种手段，学术界对白令海海冰时空变化特征及其影响因子进行了大量的研究。本文阐述了白令海近期海冰变化，回顾了海冰变化的影响因子，总结了白令海海冰变化对水文、大气、生态系统以及中纬度气候系统的影响。通过对已有研究进行综合分析指出，受研究方法缺陷和观测数据缺失，以及探索因果关系机制的综合性研究较少的影响，对于驱动季节内白令海海冰变化机理认识仍然不足。进一步指出，需要加强对前期海冰对后期海冰影响、风场对海冰的拖拽作用、暖平流对海冰的影响尺度以及海冰面积变化尺度演变等方向的研究。

新疆是我国冰川、积雪资源最为丰富的地区, 冰川和积雪融水在水资源构成中占有重要的地位, 其对气候变化的响应使得河流水文过程发生明显的变化, 对新疆干旱区的水资源利用和管理产生重大影响.新疆高山流域产流占地表径流的80%以上, 其中冰川和积雪融水径流在总径流中的比例可达45%以上, 积雪和冰川融水是河流的主要补给来源.在新疆北部的阿尔泰山和天山北坡河流主要以融雪径流补给为主, 而在天山南坡、昆仑山、喀喇昆仑山和天山北坡的伊犁河流域的河流以冰川融水补给为主;以融雪径流为主要的河流主汛期在春季到夏初, 而冰川融水补给的河流夏季是主汛期.随着新疆气候向暖湿转变, 高山流域的水文过程对气候变暖和积雪增加产生明显的响应:以积雪为主补给的河流, 水文过程对气候变暖的响应表现为最大径流前移, 夏季径流减少明显;以冰川融水补给的河流, 径流响应表现为6-9月汛期径流量明显增大, 汛期洪水增多, 年流量增加.由于不同补给类型河流的水文过程发生变化, 其相应对下游的水资源供给和洪水安全管理产生了重大影响, 在水资源管理方面需要适应气候变化对水文过程的调整, 减缓气候变化对水资源安全的影响.

多年冻土与大气间的相互作用主要是通过活动层中的水热动态变化过程而实现。气候变化背景下的多年冻土活动层冻融过程模拟、多年冻土厚度制图和变化预测是研究冻土区生态环境、水文、工程以及碳循环的基础。根据国内外研究进展，总结了不同修正形式的Stefan方程在多年冻土活动层冻融过程和活动层厚度模拟中的应用进展，对将Stefan方程应用到分层堆积土壤中的不同算法进行了简要介绍，并指出了其在应用过程中存在的问题。Stefan方程首次将地表（或者大气）温度的变化与冰层（或者土层）的冻结融化过程以简单公式的形式联系起来，极大地简化了土壤冻结融化过程的分析计算。由于其输入参数少、形式简单、模拟效果可靠，成为常用模拟土壤冻融过程的方法之一，将其耦合到气候模型、陆面模型和水文模型中的研究也越来越多。Stefan方程最初在研究北极地区湖冰形成过程时提出，在应用到冻土学中后，不同学者在考虑土壤含水量、不同下垫面地气温差、地形和降水等因素后对方程进行了改进，并有多种算法试图将这一方程应用到非均质土壤中，取得了较好的模拟效果。但是，Stefan方程在国内的应用更多地用于简单模拟均质土壤多年冻土活动层厚度的空间分布状况，其应用到非均质土壤中的研究却较少。因此，未来需更深入研究Stefan方程模拟分层土壤的冻融过程，为准确掌握多年冻土对气候变化的响应研究提供最基本的方法。

依据甘肃省河西走廊疏勒河流域1956-2013年水文站实测及水文调查资料, 对流域出山径流的年内、年际变化进行统计分析, 并用坎德尔秩次相关法等检验流域径流变化趋势. 结果表明: 1956-2013年多年平均出山径流量为11.6679×10⁸ m³; 汛期集中在6-9月, 各河流来水量占年来水量的35.9%~78.7%; 地下水补给平均占径流量的40.46%; 出山径流年际变化相对稳定, 趋势表现为持续性上升的特点. 未来2014-2018年疏勒河干流出山径流为偏丰, 年平均径流量预计为13.01×10⁸ m³.

依据已有研究成果和最新调查资料, 在综述沙漠湖泊与高大沙山研究进展及存在问题的基础上, 深入探讨了巴丹吉林沙漠湖泊水的补给来源、补给模式及高大沙山的形成机理. 结果认为, 沙漠湖泊水和地下水的补给来源不是当地降水和周边雅布赖山-北大山的降水形成的地表洪水, 而是南部青藏高原(包括祁连山)现代大气降水、冰雪融水、高原湖水的远源补给. 补给模式为高原富含CO₂气体和CaCO₃的入渗水, 通过深大导水断裂通道形成的区域地下水流循环系统, 源源不断地自南向北运移到沙漠地带, 地下水在通过沙漠湖泊区弧形"叠瓦状"垂向导水构造断裂向上越流过程中被广泛分布的岩浆岩加热, 沿断层溢出地表形成湖泊群, 同时导致水中CO₂的释放和CaCO₃的沉积, 形成钙华体. 高大沙山的形成机理是深层地下热水向上越流补给了沙漠覆盖区, 在承压水头以下形成鼓丘状的沙漠地下水, 承压水头以上, 水蒸汽继续向上运移并被凝结在沙粒表面, 未被吸附凝结的热水蒸汽继续向上运移并被吸附在新沉积的沙粒表面, 形成湿砂层并接受更新的沙粒沉积, 如此反复循环, 则沙丘高度不断增加, 逐步形成高大的固定沙山.

受青藏高原暖湿化趋势的影响，近年来高原湖泊水位普遍上涨，湖泊溃堤时有发生.利用青藏高原可可西里卓乃湖、库赛湖、海丁诺尔湖和盐湖所在区域的TM（ETM+）等历史文献数据和环境减灾卫星（HJ1A/B） CCD数据，结合五道梁气象站气温、降水资料，分析了卓乃湖周边湖泊面积变化情况.结果表明：1961-2014年近54 a来，可可西里地区持续增加的降水是卓乃湖溃堤的基础，2011年8月22日之前的两次强降水过程和之后的持续降水是导致卓乃湖湖水大量外泄，并最终溃堤的主要原因；溃堤前的两次地震可能对卓乃湖的湖盆结构产生了一定的影响，从而加速了溃堤过程.溃堤导致湖岸线退缩，并产生大片的沙化土地，恶化了藏羚羊的产仔环境，对周边草地生态环境和重大工程设施产生了不利影响.

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。

基于青藏铁路多年冻土区路基地温与变形现场监测资料, 研究了青藏铁路路基下融化夹层特征及其对路基沉降变形的影响. 结果表明:在已有监测场地中, 青藏铁路沿线天然场地融化夹层发育较少, 而路基下融化夹层发育较多. 低温冻土区路基下融化夹层能够逐渐完全回冻使其消失, 高温冻土区大部分路基下融化夹层有进一步发展的趋势. 当融化夹层下部为高含冰量冻土时, 融化夹层与路基沉降变形关系密切, 路基易产生较大的沉降变形; 当融化夹层下部为低含冰量冻土时, 路基沉降变形较小.

冻融循环会改变土的微观结构, 孔隙特征的变化是其结构性发生改变的重要体现. 以青藏铁路沿线粉质黏土为研究对象, 借助压汞技术对不同冻融次数下重塑土样的孔隙特征进行了研究. 结果表明:土体孔隙特征分布曲线表现出明显的双峰特征, 据此可将土样的孔隙分为大孔和小孔两大类; 冻融循环次数对小孔隙的影响较小, 小孔隙直径和体积基本保持不变; 冻融循环次数对大孔隙的影响较大, 特别是孔径为20～40 μm的孔隙, 其直径和体积均随冻融次数的增加而增大. 试样的孔隙率随冻融次数的增加并无明显规律, 但总体的变化趋势是先增大后减小. 由孔隙分形维数计算结果可知, 冻融循环在改变土体孔隙结构的同时, 使孔隙内壁的粗糙程度及孔隙结构的复杂程度降低.

新疆地区冰川、积雪广泛分布，在其融水补给河川径流的同时，也常伴有冰川洪水、融雪洪水、冰湖突发洪水、冰川泥石流、冰雪崩和风吹雪等冰雪灾害发生，这些灾害对当地居民居住地以及重要国防干线的安全运营形成较大威胁. 冰川、积雪变化直接影响到冰雪灾害发生的程度与影响范围，新疆的冰川洪水和冰湖突发洪水灾害主要发生在塔里木河流域的喀喇昆仑山、昆仑山以及天山南坡西部一带，融雪洪水灾害主要发生在新疆北部的阿勒泰地区、塔城地区和天山北坡一带，冰川泥石流、冰雪崩灾害主要发生在帕米尔高原、天山西段和西昆仑山地区，风吹雪主要在天山中、西段地区. 随着全球气候变暖，尤其是新疆从1987年开始的气候由暖干向暖湿的转型，冰川退缩加剧，融水量增大，冰川洪水和冰川泥石流灾害随着冰川融水径流的增加而增多；而融雪洪水、雪崩和风吹雪随着气候变化引起的冬季积雪增加和气温升高，其灾害强度在增强；冰崩灾害随着气温升高引起的高山冰体崩解而呈增加趋势. 在新疆地区，冰雪灾害主要表现为冰雪洪水，已观测到近十几年来在气候变化影响下冰雪洪水发生的频次和强度有增加的趋势，塔里木河流域的冰湖溃决洪水和冰川洪水及北疆春季的冰凌和融雪洪水已对当地的生命财产和社会经济发展带来巨大危害，新疆的水资源安全、灾害等问题日益凸显. 预计未来，随着气候增温引起的冰雪融水径流的增加，相关的冰雪灾害增多，因而增加了冰雪灾害的危险程度，并可能形成若干新的灾害点. 面对气候变化诱发的众多冰川、积雪灾害，目前还缺乏对灾害监测、预测预警方面的适应对策. 因此，在全球气候变化不断加速的趋势下，冰雪灾害应引起有关方面的足够重视，加强气候变化对冰雪灾害的影响评估和适应性管理对策研究，使科学技术在减灾方面发挥主导作用.

冰川运动将积累区获得的物质输送到消融区， 维持着冰川的动态平衡。近年来， 随着气候变化， 全球大部分冰川面临着剧烈的退缩， 而冰川运动变化则较为复杂， 引起了学者们的广泛关注。文章系统总结了近年来冰川运动速度的提取方法、 冰川运动速度时空分布与变化及其影响因素的相关研究进展。另外， 还探讨了目前冰川运动速度研究中存在的问题和未来的发展趋势。结果表明： 基于测杆的方法能够获得精度较高的测量数据， 但存在时间和空间上的局限性； 基于遥感数据自动化提取的方法应用广泛， 但影像之间的配准以及海量数据的计算是当前阶段制约冰川运动速度研究的主要问题； 近年来， 无人机和地基合成孔径雷达的应用为冰川运动速度研究提供了高精度的数据支撑， 但二者在冰川运动研究中的应用还不够广泛。冰川运动速度的分布及其变化在空间上存在明显差异， 冰川厚度的变化可能是全球大部分冰川运动速度变化的主要原因， 但在单个冰川系统上， 冰川运动速度变化较为复杂， 其原因还需要进一步探讨。遥感数据的不断丰富， 云计算平台的使用， 物联网、 无人机和地基合成孔径雷达等技术的不断普及， 以及星、 空、 地协同观测的出现将会极大促进未来冰川运动速度研究的发展。此外， 冰川动力学过程也将备受关注， 成为未来冰川运动研究的热点问题。

盐渍土路基产生的盐胀、翻浆、冻胀、淋溶与湿陷等病害严重影响道路的稳定性和耐久性，结合已建工程路基病害和拟建铁路工程的重要性，归纳了改良盐渍土的常用方法. 分析了土体固化剂从单一传统型到离子型再到新型高分子等复合型的发展趋势，从化学角度讨论了盐渍土固化的机理，并就固化盐渍土的微观机制、物理力学性质等方面进行分析. 在此基础上，对盐渍土路基填料固化的研究前景进行了展望，提出将多种固化方法及固化剂对盐渍土路基进行综合固化.

水循环发生在全球尺度， 局地和流域水问题的解决也往往需要全球视角， 因此全球尺度水文模型应运而生。从科学意义和国家需求等多个视角， 论述了全球水文学研究的意义和巨大的发展潜力， 系统总结了现有全球尺度水文模型发展现状， 剖析了十余个主流全球尺度水文模型的结构和功能， 以及全球水文-气象-地理信息等全球模型所需数据集。进而分析了现有全球尺度水文模型存在的主要问题和挑战， 为进一步完善模型提供参考。最终分别从模型机理、 大数据、 新技术、 多部门模型耦合等几个方面， 探讨了全球尺度水文模型未来发展的重要方向。

水文模型与陆面模式耦合是目前全球变化研究中的热点问题,如何实现分布式水文模型与陆面过程模式的双向耦合,并将其有机嵌入大气模式中,是未来大气环流模式(GCM)和区域气候模式(RCM)发展和完善的重要目标之一.在简单介绍陆面过程模式和水文模型发展历程的基础上,对水文模型和陆面过程耦合研究的国内外进展进行了综述,指出了模式耦合中存在的共同问题和未来工作的研究要点.最后,探讨了分布式水文模型与陆面模式耦合在全球变化研究框架中的地位与意义,并展望了陆面水文过程发展的主流趋势和研究方向.

冰雪反照率在地气能量平衡中起重要作用,其大小取决于两个方面,即冰雪面的反射属性以及大气或天空的状况.因此,影响冰雪反照率的因素除其自身的物理属性如积雪粒径、密度、含水量、杂质和污化程度等外,云对冰雪反照率也产生影响,从而使冰雪的反照率呈现出日变化、季节变化和空间变化规律.最后,评述了利用数值模式及卫星遥感反演方法对冰雪反照率的相关研究进展.

祁连山生态保护与治理一直是国家、地方政府和当地居民高度关注的重点，如何确保该区域水源安全、生态稳定理所当然成为当前工作的重中之重。通过对目前祁连山生态环境现状及保护与修复状况的深入分析，指出了祁连山生态环境保护与修复中存在的问题和面临的挑战，从强化管理体制机制创新、建立综合生态监测系统、开展生态红线划定研究、加快完善生态补偿机制、加强生态修复技术应用示范等方面，为甘肃省推进祁连山生态保护与修复提出了对策建议。

雪崩是冰冻圈内主要的自然灾害之一，严重威胁高寒山区内的交通廊道、能源输送和通信干线、矿区、牧区、旅游区等安全并造成基础设施毁坏和人畜死伤，阻碍山区社会经济的可持续发展。随着气候变化和人类活动不断向高寒山区扩展，暴露在雪崩危险之下的人口及基础设施日趋增多，雪崩的风险显著增强。为保障山区的社会经济可持续发展，对雪崩灾害防治管理需求不断增加。在梳理我国1960年以来主要雪崩研究进展基础上，结合世界各地雪崩研究成果，总结了雪崩的影响因素和区域规律、雪崩的形成与运动机理、雪崩监测预警、雪崩风险评估和雪崩工程防治等方面的进展和亟须研究的前沿问题以及科学难点。同时本文论述了气候变化对雪崩活动的影响，以及人类活动与雪崩活动之间的相互影响，展望了未来雪崩防灾减灾的需求并提出对策，推动雪崩防灾减灾研究。

基于黄河源区多年冻土退化引起的生态环境地质问题与效应的实际资料,明确了多年冻土的生态环境功能和多年冻土退化引起的危害.提出多年冻土退化使赋存于高寒草地和维系高寒草地生长发育的多年冻土表部的冻结层地下水水位持续下降或消失,从而引发和加剧了高寒草地的"三化"(草地退化、沙漠化和盐渍化)和水环境变异,是导致黄河源区占主导地位的高寒草甸失水向沙漠化草地和"黑土滩"型次生裸地退化的主要地质原因.

利用英国东安哥拉大学气候研究中心(CRU)的Hulme最新的1900-1998年的全球降水量资料,分析了20世纪西北地区降水量的变化特征.结果表明,20世纪西北地区降水量处于下降通道中,后期略有回升;西北地区东部和西部降水量的年代际变化有相反的趋势;20世纪后期西北地区中西部降水量有明显的增多趋势,东部降水量持续偏少,干旱连年发生.