在全球气候变化的背景下，北极海冰持续减少，为北极航道的开通提供了更为有利的条件。由于其距离和成本优势，北极东北航道吸引了航运公司的关注。然而，北极地区复杂多变的气候和海冰条件对船舶航行的安全性提出了严峻挑战，迫切需要一种智能化的路径规划方法来优化北极航道的使用。本研究基于极地运行限制风险评估系统（POLARIS），评估商船在北极航道的通航风险，并设计了结合传统A*算法和深度强化学习的最优路径规划实验。结果表明，深度强化学习模型在计算效率上显著优于传统A*算法，效率提升约50倍。总体而言，深度强化学习在搜索策略和计算效率上具有明显优势，更适用于环境复杂多变的北极航线规划，可作为实现北极航道智能规划系统的核心算法。

聚焦于致利效应的冰冻圈服务是联系功能供给与人类需求的重要桥梁，正确认识冰冻圈服务的相互关系，是增进人类福祉与促进决策科学化的重要前提。本文着眼于冰冻圈服务演化过程中此消彼长、相互增益等关系，基于人地系统耦合框架下生态系统服务与人类福祉的关联研究并针对冰冻圈要素、功能与服务等特点进行针对性调整，尝试构建冰冻圈服务权衡与协同的理论框架与技术路径，有助于进一步认识其时空异质性、动态演进性与尺度依赖性。首先，从级联框架构成及相互关系解析、内涵本质界定及典型案例剖析、面向权衡关系的多元尺度分析等厘清冰冻圈服务权衡与协同的基本属性；其次，通过服务最大化模型与生产可能性边界模型综合构建冰冻圈服务权衡与协同的理论内核；再次，提出统计描述法、空间制图法、模型模拟法、情景分析法等定量探索不同尺度下冰冻圈服务权衡与协同关系的技术路径；最后，提出应加强驱动作用机制探索、多元服务关系探究、空间流动演化前瞻等方面的研究，为实现人类福祉改善的最大化、最优化和风险最小化提供科学参考。

北京冬奥会后，滑雪旅游业成为新疆经济腾飞的重要引擎。在后疫情时代，游客追求个性化体验，需求从大众化转向小众化，对新疆滑雪旅游市场的多元化、细分化及创意化带来挑战。本研究基于新疆地区5个典型滑雪场实地调查获取的533份游客调查问卷，运用K-Prototypes聚类对调查数据进行处理，结合市场细分与客户细分理论体系，将新疆滑雪旅游游客分为雪场新手、雪场新秀、雪场先锋和雪场精英四类，并利用描述性统计分析完成游客分级与游客画像。结果表明，新疆滑雪旅游产业相对比较成熟，雪场先锋和雪场精英游客占比高达48.03%，是新疆滑雪产业的重要贡献者。四类滑雪游客均为文化程度高和时间/财富自由的年轻群体，不同层级的游客选择偏好不同，雪场新手看重安全性，雪场新秀更追求性价比，而雪场精英与雪场先锋更看重滑雪场的服务态度与质量。基于此，针对不同层级新疆滑雪旅游游客的需求，从市场开发及服务定位上提出了游客分级管理策略，为健全冰雪产业体系提供决策参考，以期破解新疆滑雪旅游业瓶颈制约，推动新疆冰雪运动和冰雪旅游高质量发展。

为了解雅尼湿地土壤肥力状况及其空间变异特征，共采集雅尼湿地表层土壤71个，对土壤pH、有机质、氮磷钾元素的全态及速效态和阳离子交换量的含量进行测定，采用地统计学、地理信息系统（GIS）探究肥力指标的空间分布特征，并利用模糊综合评价法对土壤肥力进行定量评价。结果表明：（1）雅尼湿地土壤pH为7.35，整体呈中性；全磷和有效磷含量分别处于Ⅰ级和Ⅲ级水平；全氮、速效钾和阳离子交换量含量均处于Ⅳ级水平；有机质和全钾含量均处于Ⅴ级水平；碱解氮含量处于Ⅵ级水平。从变异系数来看，pH属于弱变异，有效磷属于强变异，其余肥力指标均属于中等变异强度；（2）全钾呈现弱空间自相关性（块金系数大于75%），全磷表现出中等的空间自相关性（25%≤块金系数≤75%），而其余土壤肥力指标的块金值均在25%以下，呈现强空间自相关性；（3）模糊综合评价法表明雅尼湿地土壤肥力综合指标值（IFI）范围为0.19~0.79，平均值为0.36，土壤肥力仅为Ⅳ水平，其中碱解氮和全钾是IFI主要的限制因素，通过IFI空间插值图可看出，因研究区土层较薄，且受到水流冲刷等因素影响，湿地土壤肥力总体偏低，高值区主要集中在农业活动区域，人为农业管理活动介入，一定程度改善了土壤肥力。

拉萨河是雅鲁藏布江五大支流之一，维护拉萨河流生态系统健康发展对拉萨市生态安全屏障建设、生态文明高地建设及可持续发展具有重要意义。本研究在拉萨河下游城区段进行水体微生物样品采集及环境因子测定，通过高通量测序技术对拉萨河下游城区段水体细菌群落多样性、结构特征及群落组装过程进行分析，结合水体理化性质探究环境因子对拉萨河水体微生物多样性的影响。对拉萨河下游120 km水域的12个样点水体进行细菌扩增子测序，结果统计得到39个门，101个纲，289个目，493个科，1 004个属和1 954个种的细菌，表明拉萨河下游水域细菌多样性较丰富；水体上段和下段的细菌群落组成具有较高的相似性，优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）、浮霉菌门（Planctomycetes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）等；优势菌属为Limnohabitans、Exiguobacterium等；对拉萨河下游城区段水体细菌门和属水平的进行对比分析可得，属水平上的细菌群落组成相似度更低。通过中性模型分析可得，拉萨河下游城区段水体细菌群落受到随机性过程和确定性过程的共同影响，但以随机性过程为主导。通过共现性网络分析可得，水体细菌群落的连接主要以正相关边为主，下段水体表现出更强的网络复杂性和联通性，在上段和下段水体细菌共现性网络中变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）的占比最高。通过Mantel分析可得，水体CO₂浓度对上段水体细菌群落具有显著的正相关影响，其余环境因子对其影响不显著；pH、水体温度、盐度、光照强度、水体溶解氧对下段水体细菌群落具有显著的正相关影响。通过研究拉萨河下游城区段水体细菌群落结构、多样性变化及群落组装机制，有助于深入了解高原河流特有的微生物群落结构和功能，评估全球变化对河流生态系统的影响。

青藏高原是气候变化的敏感区与启动区，其存在深刻地改变了亚洲大气环流。为深入理解该区域气候变化的历史与未来趋势，探究青藏高原气候要素在不同时空尺度上的变化历史及其驱动机制至关重要。树轮作为最可靠的古气候重建代用资料之一，在该区域气候变化研究历史中得到了广泛应用。本文通过查询国际树轮数据库和检索关键词的方法，整理了青藏高原地区427篇文献中1 436个采样点的年表数据，概述了自1990年以来该地区树轮气候学方面的研究进展。树轮宽度（TRW）指标的相关研究分布最广，涉及70个树种，年表长度多为300~600 a，超过2 000 a的年表集中在青藏高原东北部，TRW多用于重建水文气候和温度。树轮最大密度（MXD）指标的相关研究集中在横断山脉，常用研究树种为川西云杉，年表长度较短，主要用于重建生长季温度。稳定氧同位素（δ¹⁸O）主要记录水文气候信号，研究分布在横断山、祁连山及喜马拉雅山脉周边，年表长度多数短于200 a，最长可追溯至公元前4680年。稳定碳同位素（δ¹³C）研究较少，分布在西藏和祁连山，年表多短于200 a，最长为1 171 a，可用于重建温度和水文气候。未来可通过延长MXD和同位素年表长度、多指标综合分析、改进去趋势处理等方法来提升气候重建的精度。此外，结合树轮记录与现代气象数据研究极端气候事件的频率和强度变化，以及结合树轮生理学和生态学的研究，将有助于深化对该地区气候变化的理解。

河流是陆地-海洋之间碳输送的通道和水生生态系统代谢的重要反应器，对陆海水生连续体中碳的迁移转化和流域生态系统碳收支起到重要作用。青藏高原是中低纬度地区最大的高海拔寒区，作为亚洲水塔哺育了多条大江大河，对区域碳循环有重要作用。在气候变化背景下，近年来青藏高原河流碳循环过程受到广泛关注。本研究聚焦青藏高原河流碳循环过程，系统总结近十余年黄河、长江、澜沧江、怒江、雅鲁藏布江等多条源区河流碳循环相关进展发现：（1）青藏高原河流溶解态碳以无机碳为主，溶解有机碳浓度相对较低，未来气候变化导致的冻土融化、风化增强、水文过程改变、侵蚀产沙加剧等因子将进一步增加青藏高原河流横向碳输移通量；（2）当前观测显示青藏高原河流是二氧化碳及甲烷的重要排放源，其过程也受到气候变化影响并有增加趋势；（3）青藏高原河流碳通量对于流域生态系统碳收支有重要影响，较大的河流碳横向及垂直碳通量抵消了部分陆地碳汇，是生态系统碳过程不可忽视的一环。随着青藏高原气候暖湿化，其河流碳循环过程必然发生显著改变，进而影响区域碳汇，但是其影响程度目前还不清楚。未来应进一步利用原位观测、遥感反演、机器学习等手段精准刻画河流碳过程机制，增强对于河流碳循环微观机理的深入认识，并基于相关机理发展适合于青藏高原高寒河流的碳循环模型，加强高原河流碳循环模拟和预测能力。本研究可为深入理解变化环境背景下青藏高原河流在流域碳中和中的作用提供科学依据。

优先流是水分沿特定通道快速迁移的现象，与土壤孔隙特性密切相关。在多年冻土区，浅表层优先流主要由降雨、融水及人类活动产生。野外观测研究发现，浅表层优先流对中俄原油管道沿线冻土稳定性构成影响，但相关研究甚少。本文聚焦于大兴安岭地区浅表层沉积物中常见的粉质黏土，通过室内显色示踪试验，引入四类优先流——随机与规则大孔隙优先流、有机质夹层中微裂隙优先流、标准砂/粉质砂土夹层中指状优先流及碎石夹层中的漏斗状优先流，分析其对大兴安岭粉质黏土冻融循环过程的影响。结果表明：与参照试样密实的粉质黏土试样相比，微裂隙和大孔隙优先流使试样冻结和融化时间分别增加65%~87%和39%~57%，最低温度降低0.4~2.5 ℃，稳定时间延长1.9~2.4倍，体积含水率提高18%~25%，着色率提升15%~56%，优先流指数高于参照试样48%以上。进一步分析发现，优先流类型、水传输效率及通道连通性显著影响冻融循环过程中的温度与水分分布。本研究可为应对气候暖湿变化下冻土退化及管道维护提供重要科学依据。

近年来，重金属污染引起土体的力学-水力学参数变化，从而诱发其工程性能劣化，导致岩土工程体的稳定性问题日渐突出。本文基于酶诱导碳酸钙沉淀（EICP）技术联合木钙固化铜污染黄土，通过冻融循环前后的无侧限抗压试验和毒性浸出试验，对中长期的固化效果和耐候性进行评估，并通过SEM试验进行微观分析揭示冻融循环下木钙协同EICP固化铜污染黄土的微观作用机理。试验结果表明：随着EICP掺量逐渐增大，固化土体的无侧限抗压强度随之增大并逐渐稳定。掺入木钙可提升土体的强度，在4%掺量下效果最为显著，当掺量继续增加，土体易形成软弱面从而降低抗压强度；随着冻融循环次数增长，EICP-木钙显著减缓了黄土无侧限抗压强度的衰减。经过9次冻融循环，联合固化土体的强度保持在相对高位，强度损失仅为8.5%，而未固化土、单独EICP和木钙固化土强度则分别衰减41.5%、42.4%和26.4%，说明木钙联合EICP增加了土体的耐候性。在毒性浸出测试中，EICP与木钙的联合固化处理显著降低了不同污染浓度黄土的铜离子浸出量，最高固化率可达79.54%。随着冻融循环次数增加，污染土的固化率逐渐降低，9次冻融循环后，各浓度污染土的联合固化率比单独使用EICP高15%以上。由SEM图像分析得知，木钙在EICP固化过程中不仅提供了物理结构上的增强，还通过促进碳酸钙的均匀沉淀，提升了铜污染土的固化效果和耐候性，展现出其在联合加固机制下的显著优势。本文试验结果可为重金属污染黄土场地的加固修复提供科学依据和数据支撑。

强烈的冻融循环作用是我国西北寒区黄土路基冻融病害频繁发生的主要影响因素。目前，常用的水泥或石灰改良黄土方法存在不利于环境可持续发展的弊端，因此，探寻生态环保且经济有效的改良技术成为亟待解决的关键问题。本研究选取生物聚合物中的黄原胶、瓜尔胶对寒区黄土进行改良，并深入探究其冻融特性。通过开展室内冻融循环试验和电镜扫描试验，系统分析生物聚合物改良黄土的冻融特性及微观作用机理。研究发现：（1）黄原胶和瓜尔胶掺量分别为1.5%和2.0%时，对温度的调控效果最为显著。其中，掺加黄原胶可使冷暖峰值温差降低12.5%，瓜尔胶改良黄土在温度控制效果上略逊于黄原胶改良黄土。（2）添加黄原胶和瓜尔胶后，土体内水分迁移量明显减少。在冻融循环过程中，黄土掺加1.5%黄原胶和0.5%瓜尔胶后，水分迁移量从1.2%分别降至0.1%和0.3%，降幅达91%和75%。（3）当两种生物聚合物在黄土中的掺量均为0.5%时，对冻胀与融沉变形的控制效果最佳，此时黄原胶和瓜尔胶改良黄土的平均冻胀率相较于素黄土分别降低21.4%、14.3%，平均融沉系数分别降低40%、60%。（4）从微观层面来看，生物聚合物通过胶结、包裹土粒，有效改善了黄土的水热传递性能和微观孔隙结构。这表明在0.5%掺量条件下，黄原胶和瓜尔胶均能较为有效地抑制黄土的冻胀与融沉变形。研究成果可为我国西北寒区黄土冻融病害的防治以及黄土改良研究提供参考和借鉴。

导热系数是衡量材料传热能力的重要参数。为了提高非饱和冻土导热系数的预测精度，基于最小热阻力法则和均匀化方法，提出了一种非饱和冻土的导热系数预测模型，然后利用既有实验数据对模型有效性进行验证，并通过Sobol指数敏感性分析方法评估了土质、孔隙率、饱和度和水分转化系数对导热系数的影响程度。结果表明，新模型可有效反映冻土导热系数变化规律，其预测值与实测值的偏差仅为2%。当孔隙率由0.8减小到0.2时，导热系数增大约50%；随着饱和度从20%增加到80%、水分转化系数从0.2增加到0.8，导热系数分别增大了56%和32%。饱和度对导热系数的直接影响最大，孔隙率次之，水分转化系数和土质类型的影响较小。研究成果可为高寒地区热工计算提供准确的计算参数，实现冻土工程温度场的有效评估。

寒区围岩冻融循环等地质灾害对隧道结构稳定性的影响不可忽略，因此，对寒区浅埋隧道围岩非稳态温度场进行了解析研究。运用保角变换将隧道围岩区域转换为圆环区域，基于叠加原理将非稳态热传导方程分解为一个稳态热传导方程和一个非稳态热传导方程，运用分离变量法和变量代换得到了隧道围岩非稳态温度场的解析解。将解析解与有限元数值模拟的结果及已有文献进行对比，发现解析结果与二者均吻合较好，验证了解析解的正确性。对解析解进行参数分析，发现围岩热扩散率的增大及隧道半径的增加均会加快围岩的导热过程，隧道埋深的增加则会减慢拱顶导热过程；对隧道衬砌法向的非稳态温度场进行对比分析，发现随着所分析法线段的平缓，与隧道衬砌距离相同的点趋于稳态时的温度变化增加，距隧道衬砌越远的点稳态时的变温幅度越高，隧道围岩温度的角向分布呈现弱对称性；对隧道拱顶温度场非稳态分量进行分析，发现越靠近隧道拱顶，且热传导所经时间越短，隧道拱顶温度场中非稳态分量在温度场解析解中占比越大。该研究对寒区隧道结构的温度响应预测有一定参考意义。

2023年12月18日23时59分，甘肃省积石山县发生M_S6.2级地震，同时在青海省民和县中川乡祁家沟暴发了泥流地质灾害，造成了严重的人员伤亡和财产损失。经过野外调查、高精度的遥感图像解读和室内实验等多种方法，对中川乡地区泥流灾害链的形成原因、动力学机理和运动学特征进行分析和数值模拟。根据现场调查和室内实验确定的参数，利用FLO-2D模型模拟了祁家沟泥流发生、运动和堆积过程。研究表明，在地势起伏较大的张家沟与祁家沟交汇处泥流最大速度接近10 m·s^-1，最大泥深接近16 m，模拟结果与实测数据一致。本研究所采用的数值模拟方法，可以有效描述泥流运动和堆积阶段的特征，可为类似泥流灾害的预测和预防提供重要借鉴。

冻融作用下边坡的失稳垮塌是冻土区工程建设的重要病害。为探讨和分析西南地区季节冻土区边坡失稳的成因和稳定性变化规律，本文以巴塘地区季节冻土区边坡为研究对象，采用理论分析、数值模拟和室内试验相结合的研究方案，在冻土水热耦合模型中采用考虑未冻水和孔隙冰赋存状态的负温区渗透系数模型。通过直剪试验，进一步得到了边坡重塑土的抗剪强度参数变化规律。基于冻土水热耦合效应，采用COMSOL有限元软件进行二次开发，将边坡坡高设为10 m，坡比为1∶1.5，坡顶和坡底分别向两侧延伸50 m和60 m，坡底向下延伸10 m，建立边坡稳定性计算模型，分析土体冻融过程中由于抗剪强度参数变化而引起的边坡温度场、渗流场变化规律及边坡失稳垮塌机理。结果表明，通过与一维土柱试验值对比，渗透系数经修正后的水热模型计算值相较实际值误差更小，验证了模型的准确性。距边坡表面1 m深度内温度变化幅度很大，1—3月气温持续较低且边坡内部深处温度相对较高，随深度增大土体温度单调升高；4—9月边坡表层升温比边坡内部快，内部深层土体保持相对较高的温度，随深度增大坡体温度呈先降低后升高的趋势；10—12月表层温度下降速度比内部快，且边坡深处温度相对稳定，随深度增大坡体温度呈先升高后降低的趋势。纵向深度超过2.5 m的土体渗流场变化很小，11月至次年3月，边坡表层先开始冻结，含水量下降，但内部水分迁移能力有限，迁移到冻结界面的水量少，随着边坡深度增大含水量呈先减后增的趋势；4—6月，融化期边坡表面以下浅层土体融化，含水量随深度增大整体减少；7—10月，随着边坡深度增大含水量呈先增后减的趋势。3月边坡土体含水量随深度变化得最剧烈，由于边坡表层土体融化后，表层以下仍处于冻结状态，此时冻结层以上水分无法及时排出，边坡稳定性最低，安全系数仅为1.59。因此，季节冻土边坡失稳垮塌的机理为：融化期边坡冻融交界面以下土体处于冻结状态，而边坡表层水分无法及时下渗排出以至于达到过饱和状态，导致冻融交界面土体摩擦力降低，从而导致滑塌。通过考虑土体强度参数动态改变计算边坡的稳定性，受冻土融化、雪水入渗的影响，冻融交界面土体强度衰减最剧烈，滑塌主要发生在坡面下1.2 m以内，属于浅层滑坡，滑动面为相对平直的弧形，失稳模式主要为滑塌失稳。研究结果可为西南地区边坡的设计与灾害防治提供一定参考，特别是在季节冻土区的工程建设中具有重要的实际意义。

地表冻胀变形是评估浅埋隧道水平冻结施工引起邻近既有结构力学响应的关键因素。现有研究无法合理考虑冻结壁不均匀温度场导致冻胀率的空间差异分布，为克服上述不足，结合随机介质理论和叠加原理，引入折算热膨胀系数的概念，在热弹性力学框架下提出了一种单圈管水平冻结施工引起地表冻胀变形分布的计算方法。结合工程实例，分别应用本文方法、传统方法、有限元法计算了单圈管冻结引起的地表变形分布，并与观测值进行对比分析，以表明本文所提方法的合理性与适用性。最后，分别探讨了冷媒介质温度、隧道中心埋深及冻结锋面扩展系数ε对水平冻结施工引起地表冻胀变形分布的影响规律。结果表明，冷媒介质温度越低，地表冻胀变形总体呈增大趋势，对隧道中心正上方土体变形影响显著；隧道埋置深度越大，最大地表冻胀变形减小，影响范围也逐渐减小；ε越大，最大地表冻胀变形及影响范围均增大，但增大幅度不明显。本研究可为浅埋隧道水平冻结施工技术在高风险地下工程领域的应用提供参考。

已建寒区隧道大多冻害频发，衬砌冻胀开裂严重，隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。冻融圈整体冻胀模型是应用最广的冻胀力计算模型，对寒区隧道设计至关重要。本文首先浅析冻结围岩的力学状态和强度理论，从弹性与弹塑性角度探讨冻融圈整体冻胀物理模型，并总结均匀冻胀和不均匀冻胀假定下的冻胀力弹性计算模型与弹塑性计算模型；阐明不同冻胀变形假定下冻胀力弹性计算模型的计算思路及求解方法，分析弹性与弹塑性冻胀力计算模型的联系，并归纳不均匀冻胀假定下各冻胀因素的表达方式。在总结现有研究的基础上，探讨寒区隧道冻胀力计算模型进一步的研究方向，以期为寒区隧道工程施工设计提供参考。

为研究寒区气候变化对地聚物固化土耐久性的影响，以偏高岭土、碱性激发剂固化的粉质黏土为原材料，分别以剑麻纤维和纳米SiO₂为改良材料，制备了改性地聚物固化土。通过冻融循环试验、无侧限抗压强度试验、扫描电镜试验和X射线衍射试验，研究了冻融循环作用下改性地聚物固化土的力学性能、微观结构特性和所选取材料的可持续性。研究结果表明：第一次冻融循环对改性地聚物固化土的力学特性影响最为显著；养护过程中剑麻纤维会抑制试样的水化反应，而纳米SiO₂会促进试样的水化反应，冻融循环过程中改性地聚物固化土的水化反应仍在进行。此外，剑麻纤维的加入可显著降低地聚物固化土的碳排放量，纳米SiO₂可有效降低地聚物固化土的碳排放指数和经济效益指数。

本文针对G0613西丽高速公路共和至玉树段沿线路基冻结黏土开展了宏细观力学特性研究，为获得冻结黏土的宏观力学特性，我们通过开展不同温度、不同围压下试样的室内三轴试验，得到不同试验条件下的偏应力-应变关系曲线，揭示了不同工况下试样的抗剪强度参数及其变化规律。同时基于离散单元法，建立了冻结黏土离散元模型，通过参数标定后与室内试验结果进行对比，对加载过程中冻结黏土试样变化的细观机理进行补充分析。研究结果表明：试样在高围压下表现为应变硬化，在低围压下表现为应变软化，且产生明显的压鼓现象；随着冻结温度的降低，冻结黏土的抗剪强度显著增加，黏聚力显著增加，内摩擦角变化较小；数值模拟过程中接触力链、颗粒速度和颗粒位移等规律与室内试验结果基本吻合，同时从细观角度对试样的压鼓现象进行了解释；加载后颗粒间的胶结发生了明显破坏，并以此对损伤机理进行了分析。

作为东北多年冻土典型区，在气候变化和人类活动的共同影响下，大兴安岭山区多年冻土广泛快速退化，并导致了冻融灾害的频发。为系统地掌握该区工程融沉灾害分布及冻土退化情况，我们采用电阻率层析成像（electrical resistivity tomography， ERT）、浅层测温（0~2 m）和无人机航测等方法于2023年8—9月开展了大兴安岭多年冻土区融沉灾害调查。结果表明，沥青路面下融沉长度和融沉量最大且以路基融沉（包含路基倾斜和波浪路面）为主；混凝土路面以长大深纵裂为主，而林区铁路和中俄原油管道（China-Russia Crude Oil Pipelines， CRCOPs）以管基和施工运营作业带（right-of-way，或ROW）融沉和热喀斯特为主。融沉灾害地理分异特征明显：融沉灾害多发现于地势平坦且冻土保存条件较好的位置，融沉灾害的年平均地温与坡度呈正相关关系，且破坏长度与坡度呈负相关关系。阳坡的融沉灾害平均破坏长度大于阴坡破坏长度。低纬度的融沉灾害平均破坏长度大于高纬度破坏长度。年平均地温较低的草甸土和森林土的融沉灾害平均破坏长度大于年平均地温较高的暗棕壤融沉灾害的破坏长度。融沉灾害对交通工程设施地基基础的安全运营造成了威胁：CRCOPs I和II线（漠河-大庆段）对多年冻土的热影响范围在水平方向大于伴行公路（如G111部分路段）的相应范围，垂直（深度）方向两者热影响范围相似。初步分析表明，交通基础设施施工运行以及局部微地形地貌（如阴阳坡和坡脚积水积雪）分异是融沉灾害的重要诱发因素。野外实践表明，探针式数字温度仪是开展浅层地温测量的实用工具，具有测量快速、操作便捷、经济高效等显著优势。但是，本次调查研究存在着覆盖范围、冻融灾害类型不够全面和相关监测内容不够细致全面、时间序列较短等问题。研究成果可为东北冻融灾害的监测和治理提供基础数据，同时为东北多年冻土区工程建设和后期维护提供多要素数据。

高寒山区冰碛湖溃决洪水灾害链影响范围大、规模大、流量大，在灾害链下游（冰碛湖以下流域）开展防治工程困难且不经济。在灾害链的最上游源头，冰崩位置往往位于海拔5 000 m及以上区域，不仅难以到达，即使到达了也难以开展防治工程施工。为解决高寒山区冰碛湖溃决防控问题，通过野外调查及分析统计提出了在冰碛堤溢流口开展防治的理念，研发铠甲层“刚柔并济片状一体”防护体系，构建通用和标准化的冰碛堤溢流口铠甲层防护新工艺，并通过室内物理模拟试验进行了验证。结果表明：随着防护加强，冰碛堤溢流口铠甲层块石的起动流速显著提升，在本试验验证的各项方案中，相较于无防护状态，单行刚性连接防护下起动流速提升较小，两行刚性连接防护下起动流速提升约2%，三行刚性连接起动流速提升约5%，刚柔结合综合防护起动流速提升约8%，防护效果随着防护区域面积的扩大而提升。防护体系在一定程度上能实现冰碛湖溃决灾害链断链减灾，可为高寒山区的防灾减灾提供技术支撑。

祁连山山地冰川的变化不仅是气候变化的直接反映，也对淡水资源有重要的影响。近年来祁连山冰川处于退缩失稳状态，为深入理解21世纪祁连山冰川对气候变化的响应方式及变化幅度，选取受西风带影响强烈的七一冰川与受季风影响较大的冷龙岭2号冰川为例，通过分析遥感影像以及数值模拟，发现两条冰川在1990—2022年面积分别减小10.28%和19.04%。为探讨两条冰川未来的变化，利用CMIP6模式数据驱动考虑冰川流动的OGGM模型，结果表明在高排放情景下（SSP5-8.5），到21世纪80年代，七一冰川地区气温将比1990—2015年升高4.1 ℃，届时冰川将完全消亡。而祁连山东段气温升高更快，预估冷龙岭2号冰川将在2075年左右完全消亡。即使在最理想的碳排放情景下（SSP1-2.6），祁连山地区气温到2050年比1990—2015年预估升高1.0 ℃，将导致两条冰川至2080年时退缩成冰斗，届时七一冰川面积和体积只有2020年的22%和8%，而冷龙岭2号冰川则仅为17%和6%，由此导致两条冰川的径流到本世纪末将分别减少28.98%和41.82%。因此，不论在哪个气候情景下，祁连山冰川在21世纪都将大幅度退缩，甚至消失，由此造成的环境和水资源问题，需提前规划应对。

冰川物质平衡是冰川对气候变化响应的重要指标之一。小冬克玛底冰川是青藏高原腹地开展冰川物质平衡观测最早的一条冰川，本文基于小冬克玛底冰川2005—2023年的花杆、雪坑及气象资料，计算并分析了小冬克玛底冰川物质平衡特征。结果表明：2005—2023年间，小冬克玛底冰川整体上呈加速消融趋势，累积物质平衡量为（-6 286±154） mm w.e.，在冰川面积不变的情况下，相当于冰川减薄（6.98±0.17） m。小冬克玛底冰川物质平衡多年变化虽有波动，但持续增强的负平衡趋势证明该冰川仍然长时间处于严重的物质亏损状态，整体消融趋势未改。2005—2023年间观测点的物质平衡量与高程之间均呈正相关关系，物质平衡梯度年际波动呈微弱增大的趋势，物质平衡梯度平均值为（0.63±0.07） m w.e.·（100m）^-1。2005—2023年间小冬克玛底冰川物质平衡线高度（equilibrium line altitude， ELA）变化较大，总体呈微弱的上升趋势，多年平均ELA为（5 740±20） m，2023年ELA达到5 660 m。积累区面积比率（accumulation area ration， AAR）整体呈显著的下降趋势（51.64%→50.70%），实际AAR值均低于理论稳定态下小冬克玛底冰川的AAR₀平衡值（52%），也印证了冰川的持续萎缩。分析表明，气温升高作为冰川消融与退缩的主导因素直接驱动物质损失，降水过程通过调节固液态输入比例影响物质通量，而冰面反照率则通过改变短波辐射吸收效率调控能量平衡，上述因子的协同作用共同塑造了冰川变化的时空异质性特征。

冰冻圈是全球气候系统的重要组成部分，在全球变暖背景下，冰冻圈正在快速萎缩并对全球环境和人类社会产生深远影响。我国在冰冻圈科学研究领域已取得显著成果，但冰冻圈科学普及工作仍相对滞后，科普资源稀缺、传播方式陈旧、权威传播主体缺乏等问题限制了冰冻圈知识的传播与公众参与。本文对我国冰冻圈科学普及现状进行全面分析，探讨其主要成就与不足，指出科普场馆短缺、专门人才匮乏、青少年科普图书空白、科普内容碎片化、科普形式单一等问题。基于现状，文中从科普内容、场馆、活动和人才四个角度，提出了五方面的冰冻圈科学普及发展建议，以提升公众对冰冻圈科学的认知水平，增强全民应对气候变化的能力，推动冰冻圈科学普及工作朝着更专业化、系统化和创新化方向发展。

雪线是气候变化的敏感指示器。在气候变暖背景下，开展区域雪线高度的遥感监测与模拟研究有利于深入探讨高山区冰冻圈变化趋势及其机制。本研究以叶尔羌河流域为研究区，基于MODIS积雪产品提取的雪线高度数据和ERA5气象再分析数据，采用梯度提升决策树（GBDT）、自适应提升（AdaBoost）、轻量梯度提升（LightGBM）、随机森林（RF）、极端梯度提升（XGBoost），构建多种算法的雪线高度模拟模型。精度验证结果表明，5种学习算法的拟合优度（R²）均达到0.8以上，其模拟精度由高到低分别为：GBDT、AdaBoost、LightGBM、XGBoost、RF。依据模拟精度和最大相异性从中筛选AdaBoost、XGBoost、RF算法作为基学习器，GBDT算法作为元学习器，共同组合为Staking集成学习框架下的雪线高度模拟模型，其精度优于任意单个学习器（RMSE=88.73 m，MAE=57.99 m，R²=0.93）。该算法相较于其他模型消除了过拟合现象与奇异值的影响，鲁棒性和泛化能力更强，预测结果更加稳定。之后，构建多时间尺度的雪线高度模型并模拟1991—2000年叶尔羌河流域不同时间尺度下雪线高度变化趋势，总体上雪线高度呈年际增长的趋势，其速率为24.02 m·a^-1。结果表明，多模型融合的Stacking集成学习算法能够较好地模拟雪线高度变化，有效提升了模拟精度和泛化能力，为流域尺度的雪线高度模拟提供了准确且高效的监测途径。

双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF）描述地表反射的各向异性分布特征，是定量遥感研究的重要参数。本研究利用ASD Field Spec 4便携式地物光谱仪和多角度观测支架采集查干湖冰封期不同类型积雪和湖冰BRDF，并利用Savitzky-Golay滤波法处理光谱数据，基于地面观测数据分析黑冰、白冰、灰冰、蓝冰和雪的BRDF反射特性，同时探索气泡及杂质对冰雪BRDF反射光谱特性的影响。结果显示，湖冰和积雪表面反射率随天顶角的增加而增加，当方位角为0°和45°时，呈现出明显的各向异性。不同种类的湖冰光谱反射率具有共同的变化特征：当波长位于350~600 nm，湖冰反射率随波长的增大而增大，在600 nm附近反射率达到峰值；当波长位于600~1 300 nm，反射率随波长增大而减小，直至完全被吸收。对比不同气泡大小的黑冰光谱特性发现，气泡主要影响350~1 000 nm范围内的反射率，气泡的存在增加了黑冰反射率。本研究旨在为湖冰遥感反演算法提供实测数据和机理研究。

随着冰雪旅游的热度持续上升，东北地区作为全国冰雪旅游的典范，不断扩大冰雪旅游资源的开发规模，此时摸清资源家底、整合空间配置对促进东北地区冰雪旅游高质量发展具有现实意义。本文基于地理学的时空视角，以东北三省1990年、2000年、2010年和2022年各种形式的冰雪旅游资源为研究对象，利用ArcGIS空间分析和地理探测器等方法分析其时空格局的演变及其影响机理。结果表明：（1）1990—2022年东北三省冰雪旅游资源的开发数量总体呈现“萌芽起步—平稳增长—回落调整—快速增长”的发展特征。（2）其在空间上的分布具有显著的正相关性，由东南到西北呈现出由热点区到冷点区过渡的状态。（3）1990—2022年期间东北三省冰雪旅游资源分布类型表现为“离散—集聚—集聚扩散—再集聚”的状态，且逐渐形成斜“T”型核密度重心分布结构；整体呈“东北—西南”走向的空间分布态势，重心先向东北方向偏移，后向西南方向迁移。（4）其时空分布是自然环境、社会经济环境、旅游发展水平和交通条件等多因素相互作用的结果，具有“旅游依托”“交通驱动”的特点。

通过实地考察，选取青藏高原东部若尔盖盆地的一个沉积序列完整的全新世沉积剖面，提取炭屑、磁化率和总有机碳等气候代用指标，重建了该地区全新世野火和气候变化的历史，揭示了区域内全新世古环境与野火变化之间的关系。研究表明：在整个全新世时期，若尔盖盆地野火活动主要为区域性野火，且区域野火以燃烧木本植物为主，局地野火以燃烧草本植物为主。全新世早期（8.5 ka之前），虽然温度有所回升，但是依然干冷，沙尘暴频繁，地表堆积形成了风成沙层，有限的植物生物量限制了野火活动的发生，区域野火和局地野火发生频率均较低；全新世中期（8.5 ka至3.1 ka），在暖湿的气候背景下，古土壤层发育形成，温度的升高和降水的增加使若尔盖盆地的植物生物量增多，与植物生物量增加有关的区域野火和局地野火事件频繁发生；气候凉干的全新世晚期（3.1 ka之后），现代草甸土堆积而成，野火活动总体减弱，全新世晚期植物生物量下降可能是区域野火活动减少的原因，但此阶段局地野火的加剧也可能是受人类活动的影响所致。本文研究结果有助于深入了解若尔盖盆地野火历史和气候演变过程。

天山冰川融水是下游绿洲生态和社会经济发展的命脉。显著增温使天山冰川消融加剧，这种变化深刻改变了区域的水资源配置，定量评估其变化显得尤为重要。本文聚焦天山地区冰川，通过多源数据（冰川编目和ASTER物质平衡数据）对模型参数进行更精准的集成约束，利用月尺度的度日模型对天山地区的冰川物质平衡及冰川径流进行了模拟。结果显示：1961—2020年天山冰川物质平衡呈亏损状态（-0.36 m w.e.·a^-1），以1990年为界，1990年之后冰川物质平衡较之前减少0.15 m w.e.·a^-1，在更高的物质亏损驱动下，致使1990年之后年均冰川径流量增加5.91×10⁸ m³（10.58%）；对天山冰川变化的敏感性分析发现气温上升0.5 ℃，冰川物质平衡减少0.16 m w.e.·a^-1，而降水增加10%，冰川物质平衡增加0.03 m w.e.·a^-1，即天山冰川物质亏损主要归因于气温的升高；最后讨论了近60年大气环流转型对冰川物质平衡的影响，发现天山冰川物质平衡在1990年之前主要受高空气旋控制，空气绝热上升气温下降，使其亏损呈较小状态，而1990年之后受高空反气旋环流控制，加剧了下沉气流绝热增温进而导致天山冰川物质的持续较大亏损。

在气候变暖影响下，干旱区河流洪水风险显著提升。本文在额尔齐斯河富蕴县城段及以上河道采用融雪径流模型（SRM）预测径流，耦合了MIKE 11、MIKE 21 FM模型，研究未来额尔齐斯河上游流域洪水风险。利用额尔齐斯河上游三个水文站实测数据率定模型参数，采用CMIP6的三个气候模式两种未来气候变化情景（SSP2-4.5、SSP5-8.5）数据模拟额尔齐斯河流域未来的洪水风险要素，输出了洪水风险区划图。结果表明：2025—2065年，两种未来气候变化情景均显示额尔齐斯河流域洪水风险防治范围为河道北岸，原因是河道北侧地势比河道南侧低，洪水向北侧漫溢；洪水风险从东南向西北逐渐降低；SSP5-8.5情景下的洪水风险比SSP2-4.5情景更为严峻，高风险区域面积比SSP2-4.5多7.2%，中风险区域面积比SSP2-4.5少7.7%，差异体现在县城中部地区，SSP5-8.5情景下该区域为高风险，SSP2-4.5情景下为中风险。

雪崩抛程对于高寒山区公路安全风险评估极为重要，但不同计算方法针对特定区域的适用性研究尚显不足。本研究基于空地一体化现场调查数据，经相似度评估后，利用RAMMS-AVALANCHE模型重建了中国西天山切特阿克苏沟2023—2024年冬末的5处雪崩事件，并进一步对比分析了雪崩抛程的RAMMS-AVALANCHE数值模拟结果和各类理论计算结果。5处雪崩数值模拟结果与现场实际最终相似度分别为84.6%、83.1%、85.9%、87.4%和93.3%，表明RAMMS-AVALANCHE数值模拟在重建雪崩事件方面具有显著优势。以平均绝对误差百分比（MAPE）作为评判标准，数值模拟法最符合现场实际，准确性最高，MAPE为4.93%；tanα作图法次之，MAPE为6.64%；等效摩擦力法与双倾角作图法准确性较低，MAPE分别为6.90%和8.99%。数值模拟法计算最精准，且适用于多种雪崩；tanα作图法简便易行，适用于单一雪崩路径无分流汇流现象的雪崩；双倾角作图法和等效摩擦力法仍需要在因变量选择、更多特征参数引入及参数计算方法本地化等方面加以改进以提高区域适用性。研究结果可满足高寒山区公路选线和防治措施位置选择的需求，并为G219线温霍交通廊道的基础设施建设和运营安全提供技术支持。