受严寒气候影响，寒冷地区的隧道工程普遍面临不同程度的衬砌挂冰、冻融损伤甚至开裂、路面结冰、排水系统冻结失效等一系列冻害问题，给隧道工程的建设和运营带来了极大的挑战。负温环境是隧道冻害产生的必要条件，掌握隧道内气温沿进深方向的分布是寒区隧道冻害研究和工程防治措施采取的基础和前提。然而，不同寒区隧道工程的隧址区环境气象、工程结构和交通情况等因素各不相同，导致不同隧道内气温的分布特征存在显著差异。因此，准确地预测和获取寒区隧道内气温纵向分布仍是亟待解决的问题。为得到寒区隧道内气温分布特征及其影响因素，本文采用文献调研和数据统计与分析的方法，收集整理了我国52座寒区隧道内气温的现场监测数据以及相关影响因素数据。依据寒区隧道内气温分布特征，将其划分为对称型、非对称型和贯通型三类，并对各类型寒区隧道的长度和埋深情况进行了统计分析。在此基础上，探讨了隧址区气温和隧道围岩地热以及洞内通风对隧道内气温分布的影响机制，之后针对引起隧道内空气流动的自然风、工程建设、机械通风和交通情况四类因素进行了分析，并指出各类因素的主次影响顺序。研究表明，当隧道两端洞口自然环境要素基本相同且两端洞口高差不大时，隧道内气温往往呈对称型分布；当隧道内存在较大纵坡坡度或受洞外盛行风向影响时，隧道内气温多呈非对称型分布；而当隧道长度较短、埋深小且盛行单向风时，隧道内气温分布常为贯通型。隧址区（隧道进出口）环境气温对隧道内气温分布起决定性作用，隧道埋深状况决定了地热作用从而对洞内气温产生重要影响。通风是影响隧道内气温的关键因素，其中自然风、工程中纵坡设计因素分别为进出口高差较小、长度较短的隧道和进出口高差较大、长度较长的隧道内气温分布的主导因素，工程附属结构、机械通风、交通情况为相对次要因素。本研究工作可为寒区隧道冻害问题研究和保温设防设计以及运营维护提供参考。

探究石冰川的演变历史是揭示冰缘环境响应气候变化的关键，但是由于缺乏适合的测年材料等原因，石冰川年代学研究相对缺少。青藏高原东南缘的折多山广泛发育第四纪冰川作用和冰缘环境，为石冰川形成提供了有利条件。本文通过地貌调查和¹⁰Be暴露测年，对折多山一条冰碛型石冰川进行了精准定年，探讨了其形成年代和发育特征。结果表明，该冰碛型石冰川的形成时间约为（11.8±0.3） ka，对应末次冰消期晚期。末次冰消期叠加千年尺度的气候事件导致区域发生多次寒暖气候变化，引发冰川反复进退，大量冰碛物的搬运堆积过程强烈塑造着地貌景观，促进了多年冻土规模不断扩大，为石冰川提供了物质基础和冰缘环境。综合青藏高原与北半球其他地区的石冰川研究，发现末次冰消期的石冰川形成年代与发育特征具有相似性，即冰川大规模消融期间，突发的降温事件导致冰川与冰缘区扩张，气温升高时冰川消退区成为新的冰缘环境，同时产生融水和沉积物，促进了石冰川的发育。气候变化引起冰川反复进退、多年冻土区扩张、石冰川发育等冰川冰缘地貌过程，一定程度上说明了冰期间冰期旋回中冰川冰缘地貌过程的相互作用是理解冰冻圈响应气候变化的关键。

青藏高原是亚洲十多条大江大河的发源地，被称为“亚洲水塔”。随着全球变暖加剧，青藏高原极端水文和气象事件频发。然而，其复杂的气候和下垫面（冰川、积雪、和冻土等）特征，限制了对该地区极端径流对极端降水响应关系的理解。本文以青藏高原南部的雅鲁藏布江流域为例，利用逐日降水和径流数据，通过改进极端径流阈值法，并结合相关分析等方法，研究了不同发生概率下极端径流与极端降水之间的关系。研究结果表明：（1）雅鲁藏布江流域的极端径流事件通常持续1~2天，且随着发生概率的减小，事件持续时间相应缩短。（2）发生概率为10%、5%和1%的极端径流与极端降水的相关系数在0.07~0.28之间（P<0.01），且随着极端降水发生概率的增加，两者之间的响应关系逐渐加强。（3）在奴下水文站，极端径流对该水文站以上雅鲁藏布江流域极端降水的响应强度最大，而对奴下气象站和林芝气象站的响应相对较弱，同时，最高响应时间滞后一天。此外，极端径流对极端降水的响应关系也受到流域湿润程度、植被状况和土壤湿度等因素影响。本文改进的极端径流识别方法能够有效捕捉雅鲁藏布江流域受极端降水影响的极端径流事件，提高了径流组分复杂的高寒流域极端径流对极端降水响应关系的理解。与此同时，该研究还能够为气候变暖背景下雅鲁藏布江流域的水资源管理和区域经济发展提供重要的理论支撑和科学指导。

在全球气候变暖的大背景和人类活动产生的增温效应影响下，青藏高原多年冻土加速退化，致使热融滑塌频发。这一现象不仅直接影响区域生态环境，还对工程建筑物的稳定性造成潜在威胁。本文旨在通过综述青藏高原多年冻土区热融滑塌的研究进展，概括热融滑塌的形成机理、提取方法、发育特征、影响机理及其对环境和工程的影响等，以期为热融灾害防治和气候变化评估预测提供科学依据。总结得出：热融滑塌的形成是多种复杂因子作用并长期积累的结果，常造成溯源侵蚀。其发育形状各异，以长条形、支岔形、多头舌为主。热融滑塌在空间上呈不均匀分布，集中在青藏工程走廊。其空间分布主要受地形与冻土条件影响。此外，热融滑塌会改变土壤结构和理化过程，对区域碳循环产生影响，进而增加全球或区域性的温室气体排放。监测热融滑塌通常采用高空间分辨率遥感影像解译与无人机实地验证相结合的方式。目前研究中多结合Planet Cube Sat影像与深度学习算法，实现对大范围冻土区热融滑塌的自动识别与制图。Deep Lab V3+等深度学习模型在未来大范围热融滑塌研究中有很好的应用前景。随着我国青藏高原地区工程建设和生态环境保护的需求增长，探究热融滑塌的形成机理、发育特征、影响机理及其对环境和工程的影响，可为青藏高原工程规划、热融灾害防治、环境保护提供理论基础和科学依据。

基于已有研究的综述和近期工作，收集和梳理了2013—2023年冰川物质平衡已有成果，归纳得到了目前常用的冰川物质平衡研究方法及模型，并总结了我国冰川物质平衡研究现状。结果表明：目前常用的冰川物质平衡研究方法可分为三类，分别为传统冰川学方法、影像大地测量法及卫星重力监测法。此外，还有一种以建立物质平衡（冰川积累和消融代数和）与气象要素变化之间关系为核心的冰川平衡模式，这种基于能量平衡方程的模式称为冰川物质平衡模型，在研究中可将其分为三类，分别为冰川平衡半经验模型——度日因子模型、能量-平衡模型以及冰流模型、物质平衡模型的耦合模型——开放全球冰川模型（OGGM）。在全球气候变暖的影响下，中国冰川整体呈现负平衡趋势和区域差异性。其中，祁连山老虎沟12号冰川物质亏损尤为强烈，1991—2020年累计损失-71 760 mm w.e.；昆仑山区域早期物质平衡相对稳定，后逐渐出现负平衡，马兰山东段冰川于2000—2020年累计损失-300~-180 mm w.e.；天山区域整体受气温影响较大，负平衡趋势显著，玛纳斯河流域内冰川在2000—2016年间累计损失-9 811.19 mm w.e.，天山乌鲁木齐河源1号冰川在1956—2016年间累计损失-17 351.5 mm w.e.；唐古拉山区域物质平衡变化与昆仑山区域变化相似，但其负平衡较昆仑山区域更为显著，冬克玛底河流域内冰川在1966—2015年内累计损失-7 550 mm w.e.；喜马拉雅区域冰川有轻微负平衡状态，羊卓雍措两岸冰川在1987—2021年累计损失-930 mm w.e.；阿尔泰山冰川整体为负平衡状态，2000—2010年的亏损程度要大于2010年后的亏损程度。

科学数据已成为战略性资源，科学数据中心作为科学数据长期保存和开放共享的重要载体，支撑着科技创新发展。基于30多年的科学数据建设积累，国家冰川冻土沙漠科学数据中心聚合了60%以上国内冰川冻土沙漠研究领域的科学数据。为了推动本领域科学数据资源的开放共享，国家冰川冻土沙漠科学数据中心研究了寒区旱区科学数据的资源体系建设，数据共享的机制和方法。本文通过回顾国家冰川冻土沙漠科学数据中心的发展历程、建设思路，从标准规范体系建设、数据资源管理、系统平台建设、共享服务成效与进展等方面，总结了国家冰川冻土沙漠科学数据中心在寒区旱区科学数据共享领域的研究实践。最后，针对国家科学数据中心的可持续发展给出未来展望。

近年来，季节冻土区滑坡灾害的发生频率逐渐增加且危害加重，引起人们的广泛关注。相对于非季节冻土区，季节冻土区的积雪消融和土体冻融的物理过程是否对滑坡产生影响，有待进一步研究。2002年5月9日发生在中国天山伊犁地区的一个巨型黄土滑坡群（加郎普特滑坡群）为本研究提供了一个理想案例。本研究基于实地勘察、遥感影像判识、气象数据分析和黄土特征试验等方法，探究加朗普特滑坡群的形成过程，揭示其破坏模式和失稳机理。研究表明，加朗普特黄土滑坡群由3个滑坡构成，总堆积方量约1 735.5×10⁴ m³，滑动过程断断续续持续了2天，其形成与发展是多级、多次的推移式滑动破坏过程。加朗普特滑坡群的发生是早期融雪和后期暴雨耦合触发的结果。春季气温异常升高驱动的积雪融水影响斜坡前期变形演化，极端暴雨是滑坡发生的激发因素。另外，特殊坡体结构和地层组合为黄土滑坡发生提供了物质结构基础。结合斜坡变形过程我们建立了考虑降水入渗和冻融循环作用的黄土斜坡变形破坏模式，并提出了黄土斜坡滑面静态液化和坡脚滑动液化的联合是诱发黄土滑坡发生的重要机理。随着气候变化驱动的异常升温事件增多，未来天山季节冻土区发生大型黄土滑坡的风险极高。本研究对认识融雪诱发黄土滑坡的形成机制提供新思路，对理解季节冻土区滑坡的早期预警和风险评估具有重要意义。

黄河源区是黄河流域关键产流区域，对气候变化十分敏感。在气候变暖背景下，降水形态转变及其影响因素的研究依然不足。围绕这一重要科学问题，本研究基于地面气象站点观测和多源高分辨率气象数据集［China Meteorological Forcing Dataset（CMFD）、ECWMF ERA5-Land（ERA5-Land）、Multi-Source Weather（MSWX）］，采用湿球温度参数化模型对1980—2015年黄河源区降水形态进行区分，并对降雪比长期变化趋势及其影响因素进行了综合研究。结果表明，1980—2015年黄河源区降水量整体呈增加趋势，降水形态向降雨转变，降雪量减少，平均降雪比呈显著下降趋势（P<0.05），四套数据源的降雪比平均下降速率为0.002 a^-1（P<0.05）。降雪比呈显著下降趋势（P<0.05）的格点占比分别为98.31%（ERA5-Land）、96.87%（MSWX）、67.62%（CMFD）。黄河源区中西部降雪比下降速率较快，下降速率最大的地区为玛多、达日等地。三套格点产品中CMFD能够较好地呈现降雪比变化趋势的空间差异，MSWX次之，而ERA5-Land降雪比变化趋势空间变异较小。源区降雪比与年平均气温、降水量相关性较高（P<0.05），相关系数r分别为-0.42和-0.48，亦受到西风的影响（r=-0.31，P=0.07）。研究结果有助于加深气候变暖对黄河源区水文气象过程影响的科学认识，为黄河流域区域水资源管理提供理论支撑。

斯瓦尔巴群岛是全球对气候变化最为敏感的地区之一，受北极放大效应影响，该地区的冰川正在经历显著的萎缩。已有研究表明，斯瓦尔巴群岛冰川质量亏损正在加速，但目前对该地区跃动冰川造成的总体冰量损失尚不明确。本文利用高精度ICESat-2激光测高数据，采用改进的分类方法对2019年3月至2022年6月斯瓦尔巴地区冰川表面高程变化进行了研究。结果表明：2019—2022年斯瓦尔巴地区冰川整体表面高程呈现下降趋势，平均表面高程变化率为（-0.94±0.23） m·a^-1，对应的体积变化趋势为（-31.62±7.73） km³·a^-1。其中，跃动冰川面积约占22%，跃动冰川的体积变化趋势为-13.23 km³·a^-1，占该地区冰川总体积变化趋势的42%，因而跃动冰川变化是导致该地区总冰量减少的主要原因之一。斯瓦尔巴地区面积最大的潮水跃动冰川，Storisstraumen，在过去20年间其面积扩大了约284 km²；在本文研究时段内，其体积变化趋势为-5.67 km³·a^-1，占该地区总冰体积变化趋势的18%，该地区气温的升高很可能加剧了Storisstraumen冰川的跃动，目前该冰川仍处于跃动期。本文不仅揭示了2019—2022斯瓦尔巴地区冰川的表面高程变化特征，同时量化了跃动冰川在整体冰川体积变化中的贡献，这可为更深入理解该地区冰川变化动态提供依据。

全球气候变暖导致冰冻圈发生了剧烈变化，突出表现为冰川退缩、积雪消融、冻土退化等，加速了固态水资源向液态水资源的转化，打破了青藏高原寒区水资源分配的长期稳定机制。本文基于寒区冰冻圈变化水文效应角度，梳理了气候变化下青藏高原寒区水文过程研究进展，剖析了当前青藏高原寒区水文过程研究中存在的热点和难点。由于水文模型为研究水文循环过程的重要工具，模型的结构和功能决定了水文过程研究的准确度和发展方向。因此，本文总结了10个典型水文模型在模拟高原寒区冰川、融雪径流算法的优点和局限性及模型冰川、积雪、冻土模块特点，凝练总结了影响高原寒区水文过程模型模拟精度的主要问题。结果表明：青藏高原寒区气象观测站点资料的匮乏加大了数据输入、参数估计的不确定性；对冰冻圈水文内在物理过程认识不足导致了模型结构的不完备性，进而影响水文过程模拟精度。最后，本文从多元数据联合使用、机器学习应用等方面探讨了如何提高水文模型精度，为寒区水文模型的改进和完善提供参考。

北极监测与评估计划（AMAP）工作组于2021年发布了《北极环境的汞》科学评估报告，基于近年来北极环境介质中汞的观测和模拟研究，评估了北极环境介质的汞含量和储量水平，并预测了未来北极环境中汞含量的潜在变化。报告指出，全球大气汞排放主要源于北极以外地区（>98%），部分大气汞可随大气环流远距离传输并沉降至北极生态系统，进而参与北极地区汞的生物地球化学循环。其中2/3的北极大气汞沉降至陆地环境，1/3沉降至海洋环境。陆地环境的汞主要储存于土壤、冰川和积雪中，这部分汞可在河流输运和海岸侵蚀作用下输入北冰洋。汞也可经洋流作用输入北冰洋。储存于北冰洋的汞又可经逃逸至大气、埋藏于大陆架和深海盆地及洋流流出而去除。北极环境的汞主要以无机形式赋存，部分可在厌氧环境中经微生物甲基化过程转化为甲基汞。相比气候变化，初级排放减少对未来北极环境汞含量变化的影响更大。因此，需实施严格且可行的全球人为汞减排政策，以期在未来20年降低北极环境汞含量。报告也指出，未来需更好地量化北极局地汞排放、加强汞的关键环境过程的研究和模型开发、研究携带汞甲基化和去甲基化基因的微生物群落、进行一致的初级排放和气候变化预测及编制全球人为汞排放清单等，以准确评估北极环境汞循环、预测北极环境汞含量变化。

冰川表面裂隙对于分析冰川的运动状态、稳定性、物质平衡以及内部和表面应力有着非常重要的作用。利用无人机搭载的高分辨率相机进行航测，可以精确获取复杂冰川表面地形的细微特征。本文以青藏高原东南部岗日嘎布山的雅弄冰川为研究对象，使用大疆M300 RTK无人机航拍获取到0.03 m空间分辨率的正射影像，采用深度学习网络模型开展冰川表面裂隙的自动提取研究。结果表明，使用本文提出的CBAM-UNet模型提取冰裂隙的性能优于经典U-Net、DeepLabV3+、PSPNet和HRNet等模型，提取的冰裂隙精确率可达到90.74%。受雅弄冰川运动的影响和地形因素制约，冰川末端主要涵盖了横向裂隙、伸展裂隙、雁列裂隙、边缘裂隙等四种冰裂隙类型以及少量分布的冰崖裂隙，基本成片分布在变化剧烈的冰川区。基于高分辨率无人机影像和深度学习的冰川表面裂隙智能提取方法，可为监测冰川变化及其与气候变化的响应提供新的技术手段。

青藏高原及周边山地现代冰川外围新鲜无风化的冰川地形多为小冰期结束后冰川退缩所成，这些地形包含有近几十年至上百年的气候环境变化信息，对它们进行研究有望揭示10¹年时间尺度上的冰川波动并探讨其驱动机制。本文尝试应用原生宇宙成因核素¹⁰Be暴露测年技术对青藏高原腹地，唐古拉山西段各拉丹冬峰地区的岗加曲巴冰川外围的现代冰川地形进行年代测定。测得1969年冰川退缩后出露的基岩磨光面的年龄为（11 076±688） a （G19-01）；1969年至小冰期冰碛垄间底碛中5个花岗岩漂砾（G19-02~06）的年龄分别为（125±15） a、（65±13） a、（86±13） a、（96±15） a、（104±15） a。测年结果显示冰川磨光面的年龄与地貌关系明显不符，推测是基岩表层侵蚀量不足，未能有效去除先前累积的核素所致；漂砾的测年结果与地貌关系基本相吻合。本研究表明，在¹⁰Be产率较高的高原山地，若能采集到基本未受核素继承影响的漂砾，增加纯石英的使用量可测定近百年来所成的现代冰川地形的年龄。本文测得的¹⁰Be年龄进一步表明该测年技术具有细化10¹年时间尺度上冰川波动的潜在应用前景和弥补青藏高原腹地气候环境变化器测记录和代用指标的不足，对高海拔地区年轻地貌体的年代测定研究也有一定的借鉴意义。

作为多年冻土与外界大气间水热交换的主要场所，活动层及其变化特征显著影响着地―气间水热交换、碳循环、地表及地下水文过程、地形地貌、生态系统和寒区工程建筑物安全。本文利用三江源区内多年冻土活动层厚度的实测数据，基于修正Stefan模型对三江源区多年冻土活动层厚度的空间分布特征及其未来变化趋势进行了研究，并对可能影响活动层厚度变化的因素进行了讨论。结果表明，1981—2018年，活动层厚度增大的速率达7.2 cm∙（10a）^-1。未来活动层厚度仍呈现增大的趋势，增大最明显的是三江源中部地区。2006—2049年，活动层厚度以4.3 cm∙（10a）^-1（RCP6.0）到6.8 cm∙（10a）^-1（RCP8.5）速率增大；2050—2099年，以0.04 cm∙（10a）^-1（RCP2.6）到5.6 cm∙（10a）^-1（RCP8.5）速率增大，明显小于前50年的增大速率，活动层厚度增大速率变缓。对活动层厚度变化影响因素分析表明，影响最大的是年平均气温，年降水量的影响并不明显，而NDVI对活动层厚度有一定的影响。本文的结果将会对三江源区的水源涵养、气候调节和生态安全等方面产生重要影响。

地表能量平衡是地气相互作用研究的重要内容，对能量交换、物质循环、气候环境变化、生物多样性等方面均具有重要意义。青海湖流域是青藏高原生态安全的重要屏障，沼泽湿地是流域内主要的生态系统类型，但针对青海湖流域沼泽湿地能量平衡方面的研究较少。基于此，本研究利用2019年瓦颜山综合观测场获取的能量平衡观测数据，分析了青海湖流域高寒沼泽湿地地表能量平衡变化特征。结果表明：瓦颜山沼泽湿地地表辐射通量均具有显著的季节变化特征，向下和向上短波辐射通量表现为春季>夏季>秋季>冬季；净辐射、向上和向下长波辐射通量表现为夏季最大，春、秋季次之，冬季最小。能量平衡特征具体表现为净辐射主要被潜热通量和感热通量消耗，占比分别达全年有效能量的60.6%和35.3%，夏、秋季主要消耗潜热通量，冬、春季主要消耗感热通量。沼泽湿地相较于青藏高原其他下垫面，地表潜热通量在夏、秋季占比更大，可占有效能量的75%以上。瓦颜山沼泽湿地全年地表能量闭合率0.69，冻结期和非冻结期闭合率分别为0.51和0.74。

冰湖溃决洪水是一种自然灾害，常常造成重大人员伤亡和财产损失。冰崩、岩崩、滑塌等斜坡运动是最常见的冰湖溃决洪水触发因素。巨大的位移波造成冰碛堤被侵蚀下切再溃决的直观想法简单明了，但这种解释还是存在许多问题。冰碛湖为浅长湖泊，物质流产生的涌浪类型只有孤立位移波。在不考虑反射损失的情况下，一次往返反射后的位移波，其振幅不到原振幅的37%，可以翻越冰碛堤的位移波，可能只有第一次传播到冰碛堤的位移波。侵蚀通常是一个相对缓慢的过程，在单个位移波通过冰碛堤的水动力过程中，其时间尺度相对较短，要完成对冰碛堤的全部侵蚀是不够的，仅一阵涌浪造成的冰碛堤侵蚀很小，不足以溃决冰碛湖。然而，恒定的水流以溢流的方式侵蚀进而溃决，要比以波浪漫过坝顶的侵蚀方式溃决容易得多。巨大的波浪必须由大体积的冰崩或滑坡进入湖泊而产生，并导致水位大幅上升，水位升高是冰碛湖溃决的主要原因。本研究对西藏6个典型冰湖展开调查，其中3个发生过溃决。在室内进行了一系列冰碛坝溢洪道溢流引发铠甲层破坏的实验研究，当铠甲层被溢流冲走后，就会发生冰碛堤溃决。当溢洪道底床坡度小于19.6°时，起动铠甲层颗粒的模式为河流输运模式。当溢洪道底床坡度大于25.2°时，起动铠甲层颗粒的模式为底床破坏模式。当溢洪道底床坡度在19.6°~25.2°范围内时，起动模式为河流输运和底床破坏两种混合模式。在河流输运模式中，冰碛堤溃决临界水深和铠甲层粒径之比与溢洪道坡度转折点上下游的坡度差成反比。对于铠甲层的底床破坏模式，冰碛堤溃决临界水深与铠甲层粒径之比为一个固定值。本文的冰碛湖溃决临界水位模型在中国西藏和加拿大不列颠哥伦比亚省的野外资料中得到了较好的验证。

降水氢氧稳定同位素（δ¹⁸O和δ²H）作为水循环过程的有效示踪剂，可以揭示水汽来源和水汽传输路径。为了认识季风和西风水汽来源对拉萨河源廓琼岗日冰川流域降水δ¹⁸O的影响，利用2020年7月—2023年7月期间在廓琼岗日3个采样点收集的347个事件降水样品，研究了该区降水δ¹⁸O的变化特征、大气降水线及其与气象要素和对流活动的关系。结果发现，研究区内冰川末端（海拔5 544.5 m）、流域源头（海拔5 374.0 m）和流域出口（海拔4 941.3 m）3个采样点2020年7月—2023年7月期间的温湿度、降水量差异较小；并且在2020年7—8月期间，3个采样点降水δ¹⁸O和降水线均相近，反映了廓琼岗日冰川流域内部气候差异较小。分析流域出口处2020年7月—2023年7月期间降水δ¹⁸O显示，日尺度降水δ¹⁸O以6月中旬为界，前一阶段较高，后一阶段较低；月尺度降水δ¹⁸O极高值在6月，极低值在9月。流域内季风期降水线的斜率和截距（8.12、11.78）明显小于非季风期（8.79、23.18），反映了季风期降水的水汽来源地具有较高的相对湿度；全年范围（8.27、15.10）和季风期降水线的斜率和截距更相近，可能与该流域内季风期降水占全年降水比例较大有关。廓琼岗日冰川流域季风期降水δ¹⁸O在月尺度上呈显著的温度效应，全年范围降水δ¹⁸O在日尺度上呈显著的降水量效应。降水事件前1~6天的对流活动对降水δ¹⁸O具有贫化作用，并且其影响在季风期较明显。后向轨迹追踪表明，印度季风携带的水汽为该区域带来了几乎全年的降水，季风会使该区域降水δ¹⁸O逐渐贫化。以上研究内容初步揭示了青藏高原南部高寒山区降水δ¹⁸O的变化特征及其影响因素，可为高寒地区水循环研究提供基础资料。

东南极冰盖的演化能够显著影响全球气候变化，因此，对该地区冰盖演化历史的研究是理解第四纪全球气候变化的关键。近年来，陆地宇生核素（in-situ Terrestrial Cosmic Nuclides，TCN）暴露测年逐步应用于拉斯曼丘陵地区冰川地貌年代测定。对该区第四纪冰川地貌年代数据的梳理可以进一步了解南极冰盖的变化。本研究归纳整理了拉斯曼丘陵及其邻近地区1997—2022年发表的15篇文献共196个¹⁰Be暴露测年数据，结果显示拉斯曼丘陵的最小暴露年龄为（4.05±0.81） ka，最大暴露年龄为（147.01±11.80） ka，其邻近地区最小暴露年龄从（0.32±0.20） ka至（4 096±2 404） ka不等。对不同来源和地区的数据进行对比，得到以下结论：（1）17.86%暴露年龄小于11 ka，83.16%样品暴露年龄小于600 ka，98.47%的样品暴露年龄小于2.8 Ma，部分地区¹⁰Be暴露年龄确定的冰退时间仍存在争议。（2）侵蚀速率达到0.007 mm·a^-1时，对测年结果的影响达到了51.57%，该影响因素不可忽略。（3）暴露年龄有随海拔的降低有减小的趋势，需进一步研究来解释其原因。

在气候变化和人类活动密集的大环境下，流域水环境问题仍是当前国内外流域管理面临的严峻挑战之一。洮河流域是我国典型的高寒生态脆弱流域，研究洮河流域水文气象变化及水环境驱动机制对洮河流域水环境管理具有重要意义。本文通过统计、线性拟合和M-K趋势与突变检验对洮河流域1990—2018年间的降水和气温变化趋势特点及突变特征进行分析，并利用土地利用转移矩阵分析洮河流域1990年和2018年两期土地利用变化特征，揭示洮河流域水文气象动态特征。在此基础上，利用DEM、土地利用、土壤、气象数据等构建SWAT水文模型数据库，进行洮河流域径流和水质的月尺度模拟。模型将洮河流域划分为24个子流域，气象数据同时输入气温、降水量、相对湿度、风速和太阳辐射，并通过SWAT-Weather构建天气发生器。径流模拟时段1988—2018年，设置1988—1989年为预热期；水质模拟由于实测数据有限，DO模拟时段2015—2018年，NH₃-N模拟时段2018年全年。模拟率定与验证采用SWAT-CUP的SUFI-2校准方法，并选取R²、NSE和PBIAS指标评价模型的模拟精度，为提高模拟的准确性，选取径流有关参数22个，水质有关参数37个。基于SWAT模型的模拟结果，利用产水量指标和Slope趋势分析洮河流域径流的时空变化趋势。最后，通过分别设定不同的降水、气温和土地利用类型输入条件，针对气候变化、土地利用变化以及气候和土地利用综合变化，进行情景模拟，并基于情景模拟结果分析洮河流域径流和水质的驱动机制。结果表明：（1）洮河流域近30年间，降水量年际变化浮动较大，整体呈上升趋势，线性趋势20.16 mm⋅（10a）^-1，多年平均值为522 mm；气温无显著突变，整体呈上升趋势，线性趋势0.55 ℃⋅（10a）^-1，多年平均值为5.09℃；洮河流域土地利用类型以耕地、草地和林地为主，各土地利用类型均发生变化，但面积变化较小。（2）SWAT模型对洮河流域长时间尺度的月值径流模拟精度较高，R²和NSE基本维持在0.6以上，PBIAS绝对值保持在15%以内；对DO的月尺度短期模拟的精度较高，对NH₃-N的月尺度短期模拟的精度略低，但中、下游结果符合模拟精度要求。洮河流域上游的产水量最高，且增加的趋势较大，中下游产水量与产水量增加趋势呈负相关。（3）洮河流域内，径流的变化主要受降水量的控制，与降水量呈正相关；NH₃-N浓度的变化主要受气温的控制，与气温呈负相关；DO的浓度几乎不受降水和土地利用变化的影响，与气温呈负相关。

为探究黑龙江省冬季气温变化和极寒天气特征，应对极端气候事件，选取黑龙江省84个国家气象站1961/1962—2022/2023年冬季逐日气温数据和ERA5再分析数据，利用天气学和统计学等方法，分析了黑龙江省冬季气温的时空分布特征，对发生极端气温时的大气环流进行探讨，并筛选出对冬季气温有较好指示意义的大气环流指数。结果表明：黑龙江省冬季平均气温和极端最低气温随纬度呈南高北低分布，且均呈升温趋势，极寒天气呈减少趋势，但极寒天气的最长持续时间和最大影响范围并没有明显的减少趋势。极寒天气主要发生在黑龙江北部，其中大兴安岭占总极寒日数的68.7%，小兴安岭占27.6%，其他地区仅占3.7%。极寒天气多发生在1月，占冬季极寒天气总数的56.9%，12月次之（24.5%），2月最少（18.6%）。冬季平均气温和极寒站次在20世纪80年代发生突变，而极端最低气温在20世纪90年代发生突变，与北极涛动（AO）、东亚大槽强度以及秋季北极海冰面积的突变较为一致。黑龙江省冬季气温主要受极地环流影响，极涡偏南可能导致黑龙江省出现持续时间较长的极寒天气。黑潮区海温指数（KCSST）、东亚槽强度指数（EATI）和斯堪的纳维亚遥相关型指数（SCA）与黑龙江省冬季气温相关性较好，对预测未来极端气温变化有较好的指示意义。

气候变暖导致了青藏高原冰川退缩、冻土消融，对自然生态系统造成了严重的影响。近年来高原变暖持续加剧，2022年经历了1961年以来最暖的夏季，青藏高原中东部区域夏季平均最高气温（T_max）和最低气温（T_min）比1961—1990年分别增暖了2.37 ℃和2.51 ℃。本研究利用模式评估和重建相结合的方法，揭示人类活动对青藏高原地区极端温度事件的影响，并预估未来的变化。研究表明：人类活动排放的温室气体增加了青藏高原2022年夏季发生极端高温事件的概率，极端T_max事件在人类活动影响和自然因子影响下发生的概率分别为3.67%和0.012%，人类活动对2022年夏季极端T_max事件贡献为1.26 ℃（0.86~1.68 ℃）；极端T_min事件在有人类活动影响下发生概率为23.5%，而在自然因子影响下没有检测到发生类似强度的事件。人类活动对2022年夏季极端T_min事件贡献为2.35 ℃（1.89~2.81 ℃）。CMIP6模式低估了青藏高原地区观测到的气温变化，基于归因约束方法校准了模式对观测的模拟偏差，预估显示，在共享社会经济路径中等排放情景下（SSP2-4.5）青藏高原夏季平均最高气温和最低气温未来将继续增加，未来青藏高原发生类似2022年极端高温事件风险不断增大。

为了更精细地刻画青藏高原多年冻土区气候变化对植被生长的影响，选取多年冻土分布较为连续的沱沱河源为研究区，基于Landsat NDVI数据，使用趋势分析、偏相关分析和地理探测器等方法，分析了2000—2021年研究区植被生长季（5—9月）NDVI对气候变化及不同地形和植被类型的响应特征。结果表明：（1）研究区NDVI整体呈波动上升趋势，增长速率为0.013 （10a）^-1；NDVI增长区域的面积约占总面积的84.1%，其中，显著增长区域约占45.0%，主要分布于海拔较低的河流两侧及冰川区附近；而16.0%地区的植被NDVI呈降低趋势，主要分布于研究区北部的高寒荒漠草原区。不同植被类型及不同地形区的NDVI变化速率存在差异。（2）研究期间生长季降水量、气温、太阳辐射和土壤水分含量均呈波动上升趋势，生长季NDVI与降水量和土壤水分含量在年际变化中整体呈正相关关系，与土壤水分含量的相关性更强；生长季NDVI变化与气温的相关性在空间上差异较大，其中55.4%的区域呈正相关关系；生长季NDVI变化与太阳辐射整体呈负相关关系。气温升高对草甸区植被生长的促进作用更强，对草原区植被生长的抑制作用更强。（3）研究区NDVI的空间分布主要受土壤水分含量、气候因子和坡度的影响，其中，土壤水分和坡度共同作用时影响最大。本文利用多种方法量化了研究区气候因子及其交互作用对植被变化的影响，进一步揭示了区域气候环境要素对NDVI变化的影响规律，可为青藏高原多年冻土区的气候环境变化研究、生态环境保护等提供新的依据。

冰川厚度和地形数据是开展冰川动力学模拟研究的基础，分析冰川厚度分布和地形特征对于认识冰川运动速度、应力和冰川变化特征具有重要意义。2021年9月开展了祁连山宁缠河3号冰川探地雷达测厚工作，并运用普通克里金插值法对所测冰厚和冰面高程数据做空间插值处理，根据数据结果分析了冰川剖面和整体厚度分布及地形特征，还进一步研究了冰川近年来的变化。结果表明：宁缠河3号冰川冰体较厚的部位主要分布在底床地形较为平坦的区域内，冰川厚度大致上呈现由中部向边缘递减的趋势，随海拔高度上升则表现出“先增大、后减小”的特点；冰床地形的起伏变化相较于冰面更加强烈，并且冰床横剖面上存在斜坡、复式槽谷和V形谷等多种地形形态；2021年宁缠河3号冰川面积约为1.08 km²，最大厚度为60 m，平均厚度为24.1 m，冰储量为0.026 km³；2009—2021年冰川面积、平均厚度和冰储量分别减少0.123 km²、3.3 m和0.007 km³，年均变化率分别为-1.03×10^-2 km²·a^-1（-0.86%）、-0.28 m·a^-1（-1.00%）和-5.83×10^-4 km³·a^-1（-1.77%），与1972—2009年期间相比，冰川萎缩速率加快，夏季（6—8月）平均气温升高是其主导因素；1972—2021年间冰川储量变化一直以厚度减薄的形式进行。

近年来，随着冰雪旅游产业的快速发展，我国东北地区凭借丰富的冰雪资源，成为冰雪旅游的重要目的地。如何提升冰雪旅游的整体发展效率、实现资源的可持续开发，成为当前亟待解决的问题。本文运用三阶段超效率SBM模型测算了东北地区冰雪旅游发展效率，并结合压力-状态-响应理论，利用面板Tobit模型分析了效率的影响因素。研究结果表明：（1）2015—2023年东北地区冰雪旅游发展效率整体呈波动上升态势，规模效率是造成低效率的主要原因；（2）2015—2023年东北地区冰雪旅游发展效率呈现“由沿海向内陆递减”的空间分布态势，并形成了以沈阳和哈尔滨为中心的两个冰雪旅游圈，效率均值从高到低依次为辽宁省、吉林省、黑龙江省和内蒙古自治区东部地区，大部分城市未达到理想状态，冰雪旅游资源开发的区域不平衡、不稳定现象较为突出；（3）东北地区冰雪旅游发展效率受城市压力、状态和响应等方面因素的影响，在发展冰雪旅游业时，应平衡社会压力和生态压力，加强社会响应，避免“过度旅游”局面的出现，以进一步实现冰雪旅游与生态环境的深度融合。本文对推动东北地区冰雪旅游的可持续发展、提升区域旅游竞争力具有一定的理论和现实意义。

在北方多年冻土区，森林火灾不仅影响森林生态系统的土壤属性，还会对多年冻土环境、土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）含量及储量造成影响。中国东北多年冻土区位于欧亚多年冻土带的南缘，在气候变化和人类活动影响下，多年冻土正在发生广泛退化，进而影响多年冻土中碳排放与碳氮储量，对气候变暖形成正反馈效应。本研究选择大兴安岭北部阿龙山镇2009年火烧迹地，以未火烧样地作为对照，研究不同火烧强度（轻度和重度火烧）对多年冻土区SOC和TN含量及储量的影响。结果表明：（1）SOC和TN含量和储量在不同火烧强度下差异显著。随火烧强度的增加，SOC和TN含量和储量逐渐降低。与未火烧样地相比，SOC含量在轻度和重度火烧样地分别降低9.78%和65.11%；SOC储量在轻度和重度火烧样地分别降低9.29%和68.48%；TN含量在轻度和重度火烧样地分别降低1.99%和52.49%；TN储量在轻度和重度火烧样地分别降低3.23%和51.61%。随着土壤深度的增加，SOC和TN含量逐渐降低；SOC储量在未火烧样地呈波动式变化，轻度火烧样地先增加后降低，重度火烧逐渐降低；土壤TN储量在未火烧和轻度火烧样地呈波动式变化，在重度火烧样地呈逐渐降低的趋势。（2）随着火烧强度的增加，土壤温度逐渐增加。在0~100 cm深度，与未火烧样地相比，土壤温度在轻度和重度火烧样地分别增加了（0.87±0.18） ℃和（9.09±0.37） ℃；土壤含水量（SMC）在轻度火烧样地增加（17.79±3.36）%，在重度火烧样地降低（16.71±2.92）%。随着土壤深度的增加，土壤温度和SMC呈下降趋势。（3）冗余分析（RDA）表明，微生物生物量氮（MBN）是影响火后土壤碳氮含量及储量的关键因子，解释率为65.6%（P=0.002）。土壤SOC和TN含量与土壤温度、SMC、土壤铵态氮（NH₄⁺-N）、微生物生物量碳（MBC）和MBN呈显著正相关，与火烧强度、土壤深度和pH呈显著负相关。SOC和TN储量与火烧强度、土壤深度、土壤温度、容重以及土壤硝态氮（NO₃^--N）呈显著负相关。综上所述，林火对SOC和TN储量产生了显著影响，导致SOC和TN储量损失，改变了碳氮库的分布格局，降低了土壤碳氮库的稳定性。森林火灾对多年冻土区SOC和TN含量及储量的研究对生态系统碳平衡及寒区生态环境的管护具有重要意义，并且可以为北方多年冻土区SOC和TN储量提供重要数据参考。

积雪是北疆地区季节冻土冻融循环的主要控制因素，季节冻土又通过改变浅层土壤的冻融相态来影响积雪融水的下渗，但该地区消融季浅层土壤的冻融状态并不清楚，致使难以从机理层面准确评估积雪和冻土协同对土壤水分的调节作用。为此，本研究基于1961—2011年阿尔泰山地区6个气象站点的积雪与冻土地面监测数据，应用高斯模型和玻尔兹曼模型进行分析，在划分多雪年、少雪年和正常年的基础上，分析了北疆地区积雪和季节冻土的基本特征，详细探讨了消融期浅层土壤的冻融状态。结果表明，该地区各站点的多年平均积雪持续期为123.2 d，多年平均最大雪深为29.7 cm；季节冻土多年平均冻结期为150.9 d，平均最大冻结深度为120.3 cm。总体上，积雪呈现增加趋势，主要表现为雪深的增加；而冻土则呈现退化趋势，主要体现在冻结期缩短和最大冻结深度减少。不同类型积雪年冻土融化结束时间和积雪消融结束时间的对比分析显示，70%的多雪年和60.5%的正常年冻土融化结束时间分别比积雪消融结束时间早8.2 d和5.5 d；而少雪年冻土融化结束时间则比积雪消融结束时间晚13.2 d。总体上，所有站点的结果表明，随着积雪的增加，消融期季节冻土处于融化状态的概率也将显著增加，积雪融水对土壤水分的补给能力增强，这将导致积雪融水在土壤中的滞留时间延长，积雪-冻土的这种协同机制将显著影响积雪融水的入渗并改变积雪水文的产汇流过程，使更多的积雪融水补给土壤，并加强融雪水与地下水的交换，有利于干旱区积雪融水的有效利用。

MODIS V6不再提供二值积雪分布及积雪面积比例产品，而是仅仅给出像元的归一化差值积雪指数NDSI。因此，基于MODIS V6进行积雪制图时，NDSI阈值的选取及相应的积雪制图精度有待研究。本文基于2013—2021年间250个地面气象站点逐日实测积雪深度数据，对中国三大典型积雪区内1 927景MOD10A1和1 936景MYD10A1影像中的NDSI_Snow_Cover波段进行评价，分别计算了逐站点像元在积雪产品制图中的最优精度及对应的最优NDSI阈值，并对影响精度的因素进行了分析。基于站点雪深的评价结果表明：（1）1 cm雪深阈值下，MOD10A1和MYD10A1的最优NDSI阈值均值±标准差分别为0.16±0.09和0.17±0.10，对应的总体精度OA、FS指数和CK指数的均值±标准差分别为0.96±0.05和0.94±0.05、0.84±0.19和0.75±0.24、0.81±0.20和0.71±0.24，MOD10A1的精度要优于MYD10A1。（2）MODIS积雪产品精度具有明显的空间异质性，青藏高原地区要远小于东北-内蒙古地区和北疆地区。（3）基于站点的积雪制图精度评价中，站点雪深阈值将会影响评价结果。采用2 cm和4 cm雪深阈值评价MOD10A1和MYD10A1时对应的积雪制图精度最高。（4）积雪存在率SCO、积雪持续时间SDI与积雪产品MOD10A1和MYD10A1的精度CK存在显著的正相关关系，相关系数分别为0.72和0.77、0.67和0.71。（5）青藏高原地形复杂，积雪以浅雪为主，站点积雪信息不能很好地代表像元。因此，对青藏高原积雪产品的精度评估，最好采用同步的无人机观测或者更高分辨率的遥感影像。

湖冰物候是湖泊结冰、消融等现象的季节性变化，对区域气候变化有重要的指示作用。本文基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine，GEE），使用250 m空间分辨率MODIS地表反射率产品MOD09GQ和MYD09GQ、Landsat系列遥感数据，对蒙古高原10个大型湖泊（面积大于200 km²）2000—2021年的湖冰物候变化进行研究，并结合气象数据分析其与气温、降水以及蒙古高压变化的相关性。结果表明：（1）湖泊整体在11月至12月中上旬期间开始结冰，在11月中旬至12月下旬完全冻结，进入湖泊封冻期；翌年4月下旬开始融化，所有湖泊在6月初完全融化，10个湖泊的平均湖冰存在期为169 d。（2）研究区湖泊湖冰物候整体表现为冻结日推迟、融化日提前、湖泊完全封冻期以及湖冰存在期缩短的趋势。具体表现为开始冻结日与完全冻结日的平均变化率分别为1.88 d·（10a）^-1和1.91 d·（10a）^-1；开始融化日与完全融化日的平均变化率分别为-3.45 d·（10a）^-1与-3.41 d·（10a）^-1；湖冰存在期以及完全封冻期的平均变化率分别为-5.32 d·（10a）^-1和-5.37 d·（10a）^-1。（3）气候变化会影响研究区湖冰物候变化且气温是影响湖泊湖冰物候变化的关键因素。气温升高导致湖冰开始冻结日（freeze-up start，FUS）推迟，开始融化日（break-up start，BUS）提前和完全封冻期（complete freezing duration，CFD）缩短；同时，部分湖泊的湖冰物候属性会受到冬季蒙古高压的影响，其带来的冷空气会造成湖冰融化期（break-up duration，BUD）、湖冰存在期（ice cover duration，ICD）、完全封冻期（complete freezing duration，CFD）增长。

全球气候变暖导致多年冻土快速升温，并逐渐退化为季节冻土，而多年冻土和季节冻土在土壤稳定性、水分传输及地气交换等方面存在显著差异。因此，探究多年冻土与季节冻土的冻融特征差异具有重要意义。本文基于水热耦合模型（SHAW），以黑河上游祁连山区的大沙龙站（多年冻土）和阿柔站（季节冻土）为研究对象，对土壤温度、湿度和土壤冻融过程进行模拟分析。结果表明：SHAW模型在模拟两种类型冻土站点水热过程时均显示出了良好的精度，在多年冻土站点的总体表现更好。具体而言，多年冻土/季节冻土站点的土壤温度和土壤湿度的平均纳什效率系数（NSE）分别为0.95/0.91和0.74/0.37。同时，两个站点的水热过程差异显著，多年冻土站点模拟期平均冻结速率（6.75 cm·d^-1）显著大于季节冻土站点（1.33 cm·d^-1），而平均融化速率（2.11 cm·d^-1）略小于季节冻土站点（3.15 cm·d^-1）。由于多年冻土站点的下伏多年冻土层起着“地下冷源”的作用，深层（80 cm以下）土壤温度的季节波动幅度小于季节冻土站点。本文结论可为研究黑河上游多年冻土与季节冻土的冻融差异提供参考。

为了揭示主应力轴旋转条件下初始应力状态对冻结黏土动力特性的影响，利用冻土空心圆柱仪实现了纯主应力轴旋转的圆形应力路径，在圆形应力路径基础上开展了一系列室内空心扭剪试验，研究了初始应力状态对冻结黏土累积塑性应变、应力-应变滞回圈和动模量的影响。结果表明：纯主应力轴旋转条件下试样承受的初始应力越大时，冻结黏土空心圆柱试样的累积塑性应变发展速率越快，产生的最终累积塑性应变也相对较大。另外，发现纯主应力旋转条件下随着初始应力的增大，冻结黏土试样轴向应力-应变和剪切应力-应变滞回曲线倾斜度增大，冻结黏土试样的轴向回弹模量和剪切模量也增大，且不同循环应力比下轴向回弹模量和剪切模量与静偏应力比之间呈线性关系。研究结果有助于完善寒区工程和人工冻结工程设计理论。

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。

青藏高原气候暖湿化加剧了多年冻土退化速率，影响公路、铁路等基础设施稳定性。热棒技术具有主动单向降温特点，已广泛应用于我国青藏高原和东北部的多年冻土地区。现有研究多采用数值仿真或钻孔测温方式分析热棒技术的降温效果，随着地球物理探测技术的发展，探地雷达技术为冻土工程领域提供了一种连续且无损的新研究方法。本文以青藏公路沱沱河至唐古拉山垭口段为研究区，采用探地雷达技术研究热棒技术对路基的降温效果。在道路病害调查的基础上，选取双侧单排直插热棒路基、单侧单排斜插热棒路基和相邻未处治冻土路基三处典型路段，采用探地雷达技术探测分析路基结构损伤和下伏冻土分布情况，结合现场考察评价不同热棒布设方式对冻土路基降温效果的影响。结果表明降温效果：双侧单排直插热棒路基>单侧单排斜插热棒路基>未处治路基。双侧单排直插热棒路基下伏多年冻土层分布具有良好的连续性，与路侧天然地表相比冻土上限提升0.47 m，其上路基结构完整；单侧单排斜插热棒路基下伏多年冻土层连续性一般，冻土上限与路侧天然地表相比较为接近，其上路基结构存在结构疏松和裂隙区域；未处治路基下伏多年冻土层分布连续性较差，冻土退化明显，冻土上限较路侧天然地表退化0.80 m，其上路基结构存在大面积疏松和局部积水。同时，冻土退化会诱发道路工程病害，对比发现单侧单排斜插热棒路基和未处治路基冻土退化路段，路基结构疏松和裂隙发育，不均匀沉降和路面裂缝、坑槽等病害多发。探地雷达测试能够较好地呈现道路下伏多年冻土的分布情况和路基结构损伤特征，分析路面病害机理，为公路大中修方案提供科学依据。分析表明热棒技术可以有效减缓路基下伏多年冻土的退化速率，但不同的布设方式对热棒的降温效果有一定影响，常规的热棒布设方式无法满足高边坡路基的降温需求。因此，针对路基热状态和结构特征，科学合理地开展热棒路基设计、规范施工和有效运维，对提高路基下覆多年冻土上限，减少或减缓路基热融病害，提升公路服役性能和水平，具有重要的现实意义。

水文过程的准确模拟和预估对青藏高原水资源的管理和保护具有重要意义。然而，国家气象观测站点非常有限且分布不均，对高原地区水文过程的准确模拟带来很大挑战，因此利用多源降水资料是提高模拟精度的有效手段。本研究以青藏高原北部的格尔木河流域为例，使用VIC-CAS模型，以ERA5、WorldClim及TPHiPr三种降水产品的多年月平均降水量为背景场，利用气象站点观测数据进行插值得到气象驱动场，对格尔木河流域径流过程进行模拟与分析，并利用降尺度后的CMIP6气候模式数据对流域未来径流进行了预估。结果表明：以ERA5的多年月平均降水量作为协变量，并使用TPS插值法得到的气象驱动所模拟的效果最好，率定期和验证期的纳什效率系数（NSE）分别为0.71和0.70。格尔木河流域冰川融水与积雪融水对年径流量的贡献分别约为14.9%和32.5%。1971—2019年在年降水量缓慢增加及气温上升趋势显著的背景下，融雪径流和冰川径流的增加速率分别为0.28×10⁸ m³⋅（10a）^-1和0.03×10⁸ m³⋅（10a）^-1，年径流以0.54×10⁸ m³⋅（10a）^-1的速率增加，融雪径流增加贡献率超过50%。预估格尔木河流域2025—2100年在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下年均径流量分别为10.92×10⁸ m³和11.51×10⁸ m³，增加速率分别为0.38×10⁸ m³⋅（10a）^-1和0.51×10⁸ m³⋅（10a）^-1；预估在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下，未来时期融雪径流与冰川径流均于21世纪20年代和30年代相继达到拐点，到21世纪末期出现大幅减少。本研究对青藏高原其他观测资料缺乏地区的径流模拟也具有一定的借鉴价值。

本研究依托于分布在全国季节冻土区600个气象台站，1971—2020年近50年实测季节冻土年最大冻结深度数据及温度观测数据，分别对600个台站的气温年变化趋势，气温冻结指数的年变化趋势等进行了探讨。并且在Stefan改进公式的基础上，进一步探讨了基于气温冻结指数的影响因子E_a与经度、纬度及海拔等因素在标准场地上的统计学关系，建立影响因子E_a与经纬度、海拔三者之间的相关关系式，将通过相关关系式计算得出的影响因子E_a与通过基于气温冻结指数的Stefan改进公式反推计算得到的影响因子E_a进行对比分析，验证相关关系的准确性。研究表明，因子在大多数点位拟合程度良好，但是一些位于多年冻土区边界处的点位，拟合差异较大。为解决这一问题，将研究区域重新划分为一般季节冻土区域及季节冻土区与多年冻土区边界处的过渡区域，分别进行相关性分析，再次建立影响因子E_a与经度、纬度、海拔之间的相关关系式。经过验证，点位拟合程度具有显著的提升。将相关关系式引入基于气温冻结指数的Stefan改进公式做进一步拓展，最终得到的经验公式将用于计算我国季节冻土区标准场地冻结深度。通常意义上由于Stefan公式中基于地表冻结指数的影响因子E本身计算较为繁复，应用于工程设计及施工并不简便，对难于计算或者难于获取到冻结深度的工程建设所在地，利用拓展后的经验公式计算得到的冻结深度值与气象台站观测值拟合度较高，能够较好地为工程建设提供冻结深度值作为参考。