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.

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。

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

美国麻省理工学院 Eagleson教授的专著《Ecohydrology：Darwinian Expression of Vegetation Form and Function》（中午译名《生态水文学》），从生产力最大化驱动下植物特征性的自然选择出发，致力于有植被覆盖地表的简化生物气候边界条件的推导和应用，提出了包括光学最优性原则、力学最优性原则、热力学最优性原则和水文最优性原则在内的生物气候最优性原则。该书通过严密的数学物理推导，辅以大胆合理的假设。最终得到简洁明了的具体结论，给生态水文学的研究提供了许多启示，全书系统完整、逻辑严密，代表了陆地生态水文学的前沿，其主要观点与研究方法将对生态水文学研究产生重要的影响。

高温冻土又称近相变区冻土, 通常用来描述相对较高温度的冻土. 由于其温度区间处于冻土的剧烈相变区, 冻土中冰和未冻水的比例对温度的变化极其敏感, 因此, 高温冻土的物理力学性质具有强烈的不稳定性, 极易在温度变化的影响下发生实质性改变. 基于有关高温冻土物理力学性质研究的文献, 综述了高温冻土的定义及其温度界限, 同时论述了未冻水对高温冻土物理力学性质的巨大影响, 并提出了一种在冻结状态下高温冻土中未冻水孔隙水压力的测试方法. 重点从强度特征、变形特性以及本构模型三方面对高温冻土力学特性的研究现状进行了总结和分析, 并提出要进一步探究高温冻土变形机理及本构模型, 可以为高温不稳定多年冻土区各类工程的基础变形及稳定性预报、评价提供理论基础.

根据有不确定性的综合预测,到2050年左右青藏高原温度可比20世纪末升高2.5℃左右,其导致冰川强烈消融的夏季升温为1.4℃,将使平衡线上升100 m以上.冰舌区消融冰量超过积累区冰运动来的冰量,冰川出现变薄后退,初期以变薄为主融水量增加,后期冰川面积大幅度减少,融水量衰退,至冰川消亡而停止.考虑冰川大小,冰川类型响应气候变暖的敏感性有重大差别,应用新编中国冰川目录的统计数据,选择若干区域,预估2050年前冰川萎缩对水资源影响情景.祁连山北麓河西地区,天山北麓准噶尔盆地南缘,天山南麓吐鲁番-哈密盆地的多数出山河流的冰川,以面积小于2 km²者占绝对优势,对气候变暖最为敏感,衰退迅速,本世纪初期出现融水量高峰,中期融水量减少,对每条河流的影响以10⁶～10⁷m³·a^-1计.少数流域如疏勒河、玛纳斯河等,冰川融水量占河川径流1/3以上,有若干5～30 km²左右中等规模冰川存在,预期至本世纪中期才出现融水高峰,融水增加值以10⁸m³·a^-1计.塔里木盆地周围高山冰川总面积达22 00 km²,有面积超过100 km²、冰舌为厚表覆盖的大冰川22条,退缩缓慢,冰川融水量在叶尔羌河、玉龙喀什河与阿克苏河等占50%～80%.现在塔里木河干流主要靠天山西南部大冰川融水补给,预期2050年前冰川融水一直处于增长状态,增长量较世纪初可达25%～50%,较重要的7条河流年增长可达10⁸m³·a^-1量级,为有效利用增长融水,应加速修建山区水库,以增加发电和灌溉效能,并减少蒸发.柴达木盆地和青藏高原内陆流域,以冰温低、退缩缓慢的极大陆型冰川为主,本世纪上半期升温与融水增加有利于畜牧业和经济发展.青藏高原东南部和横断山系的海洋型冰川区,降水量大,冰温高、升温与冰川加剧融化,冰川快速后退,可导致洪水与冰川泥石流大量发生,弊多利少.

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.

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.

针对冻土工程中地基冻土体受力形式复杂、常处于变应力路径、反复加卸载作用问题, 开展了冻结黄土静力条件下的三轴加卸载试验与单调加载对比试验, 研究了两种应力路径下冻结黄土的变形和损伤特性. 通过对比发现, 加载方式对冻结黄土变形特性随围压的变化规律影响不大. 循环加卸载作用下, 冻结黄土的压密变硬增强了其抵抗变形的能力. 卸载阶段, 冻结黄土表现出卸载体胀的弹性现象, 呈现出与融土不同的体变特征. 基于弹性模量的劣化定义了冻结黄土的损伤变量, 并根据试验结果得出了冻结黄土的损伤演化规律可用双曲线函数来描述. 在较低的围压下, 围压增加对冻土损伤的发展有抑制作用; 而当围压足够大时, 由于冰的压碎和压融的出现, 围压增大加剧了损伤的发展.

选取黄河源区1976-2014年Landsat系列卫星影像, 解译了该区域1 km²以上的42个湖泊水面. 结果表明: 除鄂陵湖外, 扎陵湖和其他中小湖泊在过去的38 a间总体上存在稳定(1976-1994年)-萎缩(1994-2004年)-扩张(2004-2010年)-稳定(2010-2014年)四个阶段的变化过程, 湖泊总面积2004年最小, 2007年已经超过1976年. 扎陵湖和鄂陵湖2004年面积仅较1994年萎缩了1.4%, 萎缩幅度很小. 2005年, 扎陵湖水面已恢复到萎缩前的水平. 鄂陵湖在2005年以后水位开始快速上升, 2007年7月上升至海拔4 270 m以上, 2008-2014年的平均水位达到海拔4 270.58 m, 较1986-1999年的平均值(海拔4 268.25 m)上升了2.33 m, 湖面较1994年扩张了30.0~45.2 km². 中小湖泊面积1994-2004年从288.0 km²萎缩到193.0 km², 萎缩幅度33.0%, 2004年是萎缩速度最快的一年, 2005年即迎来了快速增长, 这两年中小湖泊面积的年均变化率分别达到-14.5%·a^-1和 32.9%·a^-1, 变化速率远大于其他年份. 1956-2014年的气候水文变化显示, 58 a来研究区气温上升趋势显著, 变化倾向率达到了0.32℃·(10a)^-1. 2003、2004和2005年蒸发能力、降水量、径流量开始依次显著增加, 至2014年, 平均较前分别偏多53.8 mm(6.9%)、57.4 mm(18.5%)和 3.523×10⁸ m³(52.7%). 湖泊面积对气候、水文变化以及人类活动的响应关系表明, 作为特大型外流湖, 扎陵湖、鄂陵湖受降水径流补给变化的影响相对较小, 鄂陵湖2005年后的扩张是下游黄河源电站抬高水位所致. 中小湖泊面积变化与降水、径流有密切的关系, 近期扩张是由降水、径流显著增加引起. 流域尺度上, 气温上升、蒸发能力增强不是2005年以后湖泊扩张的直接原因.

活动层夏季融化、冬季冻结的近地表土(岩)层,是冻土地区热力动态最活跃的岩层,在冻土研究中有着重要意义.根据青藏高原地区80个气象观测台站1991-2000年的地面温度观测资料结合数字高程模型,计算出青藏高原冻土区的地面冻结指数和地面融化指数,然后应用斯蒂芬公式分别得到多年冻土区的季节融化深度和季节冻土区的季节冻结深度.

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.

冰川体积估算对水资源以及冰川变化研究具有重要的意义. 但是实测的冰川厚度数据十分稀少，限制了冰川体积的估算. 2011年5月对念青唐古拉山北坡扎当冰川进行了雷达测厚工作，获取了该冰川的厚度分布状况. 基于该冰川的厚度数据,测量点的GPS数据，1970年的地形图和2010年Landsat TM影像，在ArcGIS技术的支持下，采用简单Kriging插值方法对冰川非测厚区域的厚度进行了插值计算，绘制出了冰川厚度等值线图并估算了冰川的冰储量. 结果表明：冰川最大厚度出现于海拔约5 748 m靠近主流线的位置，最大冰厚度为108 m，冰川平均厚度为38.1 m，2010年冰川面积为1.73 km²，扎当冰川的冰储量为0.066 km³. 将扎当冰川表面DEM与冰川厚度分布图相结合，绘制出了该冰川的冰床地形图. 结果显示，在冰川厚度大的区域，冰床地形呈现近V字形分布，这与其相对平缓的冰面地形形成明显对比；同时，在冰表地形较陡区域，冰川厚度不大，冰床地形呈现U形分布.

利用自动气象站观测的长波辐射计算得到的地表温度对MODIS地表温度(LST)产品在青藏高原中部连续多年冻土区的精度进行验证, 并利用具有较高空间分辨率的Landsat 5 TM和Landsat 7 ETM+反演的地表温度与MODIS LST产品进行了对比分析. 结果表明: 白天MODIS LST产品的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别约为3.42~4.41 ℃和4.41~5.29 ℃, 夜晚MODIS产品MAE和RMSE分别为2.15~2.90 ℃和3.05~3.78 ℃, 精度高于白天; MODIS LST与TM、ETM+反演的地表温度一致性较好, 相关系数分别达到0.85和0.95. 说明MODIS LST产品在连续多年冻土区的适用性较高, 是研究多年冻土地表热状况的一个非常好的数据源. 而且, 不同空间尺度的遥感数据之间一致性较好, 可考虑将多源遥感数据应用于多年冻土热状况监测研究.

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。

冻土的脆弱性是指冻土对气候变化的脆弱性，是冻土易受气候变化，尤其是温度变化不利影响的程度. 研究冻土对气候变化的脆弱性是提高对自然生态系统、工程系统、生态-社会-经济系统对冻土变化影响的脆弱性的认知，科学适应冻土变化诸种影响的前提和基础. 基于科学性与实际相结合的原则、全面性与主导性原则、可操作性原则，以暴露度、敏感性与适应能力为标准，遴选构建了我国冻土脆弱性评价指标体系. 借助RS与GIS技术平台，使用空间主成分方法，构建了冻土脆弱性指数模型，在区域尺度上综合评价了冻土的脆弱性. 依据自然分类法，将冻土脆弱性分为潜在脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、强度脆弱与极强度脆弱5级. 结果表明：总体上我国冻土以中度脆弱为主，但青藏高原多年冻土对气候变化尤为脆弱；冻土脆弱性具有显著的地域分布特点，青藏高原、西部高山、东北多年冻土区脆弱性相对较高，季节冻土区相对较低. 与季节冻土相比，多年冻土对气候变化更脆弱. 在当前升温幅度条件下，冻土脆弱程度主要取决于冻土的地形暴露与冻土对气候变化的适应能力.

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。

冻土与人类活动及环境息息相关,人类工程活动能诱发冻土环境、生态环境变化和冻融灾害及工程稳定性变化,因此,人类工程活动下的冻土环境变化及冻融灾害问题已日益引起国内外冻土研究的重视.人类工程活动加快了冻融过程变化,产生了极大的负面影响.文章主要从冻土稳定性、地面敏感性评价;冻土环境与工程建筑物的稳定性及相互关系;冻土环境保护和土地合理利用;冻土区生态环境研究等四个方面评述了近年来人类工程活动对冻土环境的影响研究.

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。