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。

冰湖的快速形成、扩张、溃决是气候变暖与冰川消融退缩的后果之一。大时空尺度的冰湖动态特征探究与预测、冰湖溃决洪水灾害数据库构建、冰湖溃决风险评估等工作，是理解区域环境变化和实施灾害防控管理的基础。以青藏高原为核心的“亚洲水塔”作为全球冰湖的主要分布区域之一，过去几十年的冰湖活动呈现了快速扩张特征和显著灾害效应。本研究梳理了近几年“亚洲水塔”冰湖变化以及溃决风险等方面的研究进展，结果显示喜马拉雅山东部和藏东南地区是当前“亚洲水塔”冰湖体量最大、绝对面积增长最快的区域。冰川末端接触湖是冰湖扩张的主要贡献者。1900—2020年间区域内共记录了145起冰碛湖溃决洪水，1980年代后的溃决频率呈增加趋势；冰坝湖溃决洪水共记录了183起，它们主要发生在喀喇昆仑山和西天山地区，具有流域聚集性和溃决周期性的特征。冰湖的不断扩张与溃决使得区域灾害风险增加，经过系统性评估所揭示的1 499个极高或高危险性冰湖，其造成的潜在洪水淹没面积达到6 353 km²，区域内大量的房屋、道路、桥梁、农田和水电设施等直接暴露在洪水路径中，居民生命财产和基础设施安全受到严重威胁。整体上，近十年“亚洲水塔”冰湖研究发展迅速，但仍然有一些需要深入研究的地方，包括统一标准的高精度冰湖编目，冰湖溃决洪水灾害与气候变暖之间的联系，以及流域尺度精细化的风险评估等。

土壤碳库是地球表层生态系统中最大的碳库之一，因其巨大的储量，在全球碳循环中发挥着关键作用。为了解藏北地区土壤有机碳库的储量、形态、动态过程、调控机制以及影响因素，本研究收集129个采样点的土壤样本，测定其土壤容重、含水率、pH值、土壤有机碳等理化性质，并结合气象数据，采用DNDC模型模拟了藏北地区2014—2023年草地土壤的有机碳储量，之后运用单因素方差分析和相关分析研究其变化规律及其影响因素。结果表明：（1）DNDC模型的模拟值与实测值的拟合曲线R²在0.8以上，本地化后的DNDC模型对藏北高原草地有较强的适用性，但需要对模型输出结果进行简单校正。（2）在时间尺度上，2014—2023年藏北地区0~10 cm土壤的有机碳储量随时间推移呈现波动下降趋势；10~20 cm土壤的有机碳储量较为稳定，在2023年有所上升；20~30 cm土壤的有机碳储量在2014—2022年较为稳定，在2023年有明显下降。在空间尺度上，土壤有机碳储量呈现中间低、四周高的分布格局。巴青县、色尼区和嘉黎县为碳储量集中的区域，而尼玛县等中部地区的碳储量较低。（3）平均降水量、土壤含水量是影响碳储量的主要正相关因素，而土壤容重、pH值、砂石比和海拔则是负相关因素，年平均温度对于藏北地区土壤有机碳储量的影响程度较弱；PLS回归结果表明，海拔、土壤容重、砂石比、土壤含水量对于因变量（土壤有机碳储量）的解释重要性力度较大。本研究对藏北地区的草地管理和生态系统保护具有重要的意义。在今后的碳库管理过程中，应注重环境因素、土地利用和生态恢复措施，尤其是降水及海拔在土壤有机碳动态变化中的重要性，以促进土壤碳储量的稳定或增长。

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。

粉尘微粒作为大气气溶胶的关键组分，对气候变化和大气环境具有重要影响。本文基于青藏高原东南部梅里雪山明永冰川区雪冰、冰川融水，以及大气降水和融水补给的明永河河水中粉尘微粒的连续观测（2022年11月—2024年1月），系统分析了不同水体中粉尘微粒的沉积特征。结果表明：（1）冰川融水径流中微粒数量浓度具有明显的季节差异，季风期显著高于非季风期。（2）在冰川强烈消融期（5—10月），明永河水的微粒数量浓度呈现出明显的昼夜差异，夜间微粒浓度高于白天。这一现象主要归因于夜间冰川消融速率下降，致使融水径流速度减缓，进而延长了河水中悬浮颗粒物的滞留时间。通过对融水径流昼夜连续观测发现，微粒浓度峰值出现在北京时间20∶00前后，这也证明了融水径流的微粒含量日变化与冰川强烈消融过程之间存在响应关系。（3）水体中细小粒径的微粒（0.57~2 μm）主导着微粒的数量浓度。不同水体中微粒的体积-粒径分布均呈单峰型，微粒中值粒径较小，反映了该冰川区粉尘微粒主要源于高空远距离传输及其沉降。本研究揭示了梅里雪山冰川区雪冰和水体中粉尘微粒的沉积特征，对分析气候变暖背景下冰冻圈快速消融机制及其对区域气候变化的响应具有重要的指示作用。

基于末次冰盛期（LGM）至早全新世冰碛垄的¹⁰Be暴露测年数据重建冰川退缩过程，对理解冰期-间冰期气候转型至关重要。针对单个地点冰碛序列保存不完整导致的北半球整体退缩过程不清晰的问题，本文集成4 003个¹⁰Be数据，建立了802条年龄范围介于26.5~10 ka之间的冰碛垄数据集，并划分为亚洲、欧洲、北美洲和格陵兰四个分区，分别计算各分区以及北半球数据集（不含格陵兰）的高斯组分。结果显示北半球层面存在八个冰川集中退缩时段，分别为（23.9±1.0） ka、（20.5±1.3） ka、（18.3±0.7） ka、（16.6±0.8） ka、（14.7±0.8）、（13.0±0.7） ka、（11.4±0.4） ka和（10.3±0.6） ka。前两次退缩主要响应北半球夏季太阳辐射增强，第三至第七次与大气CO₂浓度跃升有关，第八次受早全新世北半球夏季太阳辐射峰值影响。分区对比显示，约24 ka的退缩时段除北美和格陵兰外其他区域普遍存在，反映冰盖与山地冰川对气候变化的响应差异。其余时段区域差异主要源于冰碛垄暴露年龄误差和样本数量。本研究通过集成大量¹⁰Be年龄数据重建LGM以来北半球冰川的演化过程，为该时期冰川-气候耦合模型及海平面变化机制提供了关键的地质数据约束。

化学风化可消耗CO₂，在地质时间尺度上调控碳循环和全球气候变化。随着全球气候变暖、冰川融化加剧，冰川流域的化学风化速率可能发生改变，其对碳循环的影响尚不明确。本文选择位于青藏高原东南缘的梅里雪山明永冰川流域作为研究区，开展为期两年（2018年10月至2020年10月）的河水水文指标监测和逐日采样，采集731个河水样品，探讨明永冰川流域河水的水化学特征，量化流域内岩石化学风化速率和碳汇/碳源速率。结果表明，明永冰川流域河水的水化学类型为HCO₃-Ca型，硫酸参与碳酸盐风化对河水成分的影响最大（62.1%），碳酸参与碳酸盐岩风化、硅酸盐岩风化和大气输入的贡献率分别为32.4%、4.5%和1.0%。硅酸盐岩风化消耗大气CO₂通量的平均值为0.31×10³ mol·km^-2·a^-1，硫酸参与碳酸盐岩风化向大气释放CO₂通量的平均值为4.00×10³ mol·km^-2·a^-1。可见，研究区化学风化释放CO₂速率显著快于其消耗速率，两者相差最高可达13倍，其差值呈现季风期高、非季风期低的季节变化特征。温冰川流域化学风化可能对全球碳循环和气候变化具有显著影响，其重要性应受到广泛关注。

青藏铁路作为国家重要战略通道和西藏经济发展的关键支撑，在其建设中广泛采用了以桥代路的冻土保护措施。然而，随着全球气候变暖和人类工程活动增加，多年冻土区路桥过渡段出现了大量工程病害，如路基沉降、桥梁结构变形等。本文结合以往研究资料，从病害类型、病害成因、现有处置措施、面临问题分析四个方面，对路桥过渡段工程病害的研究现状进行梳理和总结，结合青藏铁路路桥过渡段病害一体化处置技术试验示范工程的最新观测结果，提出未来工程病害处置方向和建议。桥体结构热源作用诱发的非均匀冻土退化是路桥过渡段差异沉降的主要原因，而桥梁结构变形一方面由冻土地基承载力下降引起，另一方面则主要受到了桥台背后填土的季节冻胀作用。随着青藏高原暖湿化持续加剧，未来青藏铁路多年冻土区路桥过渡段面临更高的病害发生风险，传统补强措施已不足以应对未来风险挑战。一体化处置技术对于路桥过渡段工程病害处置展现出了良好成效，在一年内实现了高温冻土向低温冻土的转变，同时实现稳定性的快速提升，该技术对于进一步提升青藏铁路工程质量和可持续发展具有现实意义。

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。

高海拔冰川生态系统是响应全球气候变化的敏感指示器，色林错作为青藏高原最大的冰川补给内流湖，其水体微生物群落作为生物多样性与生态功能的核心载体，对维系系统稳定至关重要。为揭示色林错细菌群落多样性格局及其群落构建机制，预测细菌群落对高寒生态系统变化的响应，本研究于2022年6月环色林错一周进行了采样，利用16S rRNA基因高通量测序技术，分析了色林错水体细菌群落的组成和结构，并测定了水环境因子。结果表明，色林错水体细菌群落具有较高的分类和代谢多样性，测序得到的1 327 612条高质量序列被聚类为8 587个OTU，涵盖28门98属，其中变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidota）和放线菌门（Actinomycetota）为优势门类。不同区域间细菌群落α多样性指数无显著差异，细菌群落丰富度沿南岸—北岸—入水口区域顺序逐渐增大，多样性逐渐升高。β多样性分解表明，群落间物种组成差异主要由物种周转过程引起。共现网络分析显示，细菌群落间以正相关关系为主，表明群落间存在协同作用。中性群落模型和C-score分析表明，色林错细菌群落构建过程主要由确定性过程主导。在确定性过程中，pH、总溶解固体（TDS）和浊度是影响色林错细菌群落生态位宽度值的主要环境因子。本研究为理解色林错水体细菌群落的生态特征及其对环境变化的响应提供了重要科学依据。

随着全球气候变暖和人类活动的增加，青藏高原滑坡、热融滑塌、融冻泥流等斜坡地质灾害事件频发。其中位于青藏高原东缘的共和—玉树段高等级公路沿线发育大量斜坡地质灾害，对区内基础设施的建设和安全运营造成严重威胁。但是，目前对公路全线不稳定斜坡的分布规律和影响因素仍不明晰，严重制约了公路的建设和发展。因此，本研究基于IPTA-InSAR技术对共和—玉树段高等级公路沿线开展了地表变形监测、不稳定斜坡早期识别和野外验证，总结不稳定斜坡的分布特征及类型，探讨不稳定斜坡变形影响因素。结果表明：研究区降轨雷达视线方向地表变形速率在-249~335 mm·a^-1的范围内，研究区整体较稳定，在多格茸盆地及巴颜喀拉山附近出现大面积地面抬升现象。基于InSAR变形监测结果，共解译识别出974处不稳定斜坡。不稳定斜坡分布广泛，主要集中在河卡山至温泉乡段和清水河镇至玉树段，玛多县和野牛沟附近有少量分布。不稳定斜坡类型主要包括：蠕变型斜坡、堆积层滑坡、基岩滑坡。其中，1处大型的基岩滑坡位于温泉乡青根河边，该滑坡的发育受到构造作用的控制，在降雨和河流侵蚀的作用下，坡体发生滑动，后期可能会堵塞青根河，形成堰塞湖、溃坝等灾害链灾害。1处堆积层滑坡位于河卡山山区，该滑坡主要受到降雨及气温的影响，冻融作用的不断持续及反复导致堆积层表面出现大量裂隙，降水通过裂隙改变堆积层底部的热状态，促使基岩表面的地冰融化，形成滑动面，融水同雨水冲刷搬运堆积层滑动，同时，坡体下部沟道底部的滑动牵引中部发生滑动。蠕变型斜坡972处，在全线均有分布，1处典型蠕变型斜坡位于河卡山附近，该斜坡位于小流域集水区，常年含水或含冰量很高，在修路开挖扰动的影响下，地下冰层暴露融化，底部物质遇水饱和后，土体结构破坏导致孔隙水压力升高，抗剪强度降低，形成软弱的滑动面引发边坡破坏，后期可能逐渐演化为其他灾害类型。研究区不稳定斜坡的变形主要受草地、荒漠地区土壤松散特性的控制，降雨量增加和气温变化是不稳定斜坡发生变形的直接驱动因素。本研究揭示了共和—玉树段高等级公路斜坡地质灾害的发育特征和影响因素，为公路风险防控和安全运营提供科学支撑。

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。

冻土路基的稳定性与周围的水热状况密切相关。在青藏高原气候暖湿化影响下，高速公路冻土路基的大尺度特征及分离式设计，使其面临着显著的地表积水问题。本文基于共玉（共和—玉树）高速公路多期现场调查、无人机航测建模及探地雷达探测等多种手段，结合典型积水路段的地温与水分监测，分析了鄂拉山—清水河段340 km路基病害的空间分布特征及其与积水的关系，揭示了路侧积水对冻土路基病害发育的影响机理。结果表明：共玉高速公路冻土路基病害主要表现为不均匀沉降、过渡段沉降和裂缝，占比分别为77.3%、13.5%和8.6%；研究段病害率为8.4%，其中227 km多年冻土路段病害率达到18.05%；约31%的多年冻土路段存在路侧积水，66.1%的冻土路基病害与积水相关，随着积水面积扩大、积水深度增加以及积水与坡脚间距减小，路基病害也愈发严重；积水路段路基坡脚含水量和地温显著高于非积水路段，且路基下部多年冻土上限也明显低于非积水路段。路侧积水作为长期热源，持续向路基下部多年冻土进行热量传递，包括暖季时的积水热量储存和热量传输，以及冷季冻结初期至中期积水表面结冰后底部继续作为热源的持续传热。这一过程导致路基下部多年冻土层局部融化，进而诱发各类路基病害发育。研究结果可为青藏高原积水发育区高速公路冻土路基的病害维护及防排水提供科学依据。

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。

南极海冰产量对全球气候系统的调节发挥了重要作用，其中，罗斯冰架冰间湖区域的贡献尤为显著。罗斯冰架冰间湖属于沿岸冰间湖，风吹作用引起的沿岸冰间湖对海冰产量的贡献不可忽视。本文利用Sentinel-1/SAR数据确定风吹作用下冰间湖的范围，然后利用AMSR2数据获取冰间湖区被风吹走的海冰厚度。通过此方法，本研究识别了2019—2021年罗斯海地区每次风吹冰间湖范围以及风导致的冰间湖海冰产量，并结合已有研究，分析了2017—2021年罗斯海地区风吹冰间湖产冰面积、厚度及体积的年内和年际变化。结果显示，风吹冰间湖事件主要集中在每年的3月中旬至11月中旬，海冰产量主要集中在7月、8月、9月，事件平均厚度范围1~30 cm，年度次数72~114次，体积范围196~284 km³，5年间海冰产量呈现了先上升再下降的趋势。与传统的海冰体积测算方法相比，本方法精确识别和量化了罗斯海地区冰间湖的范围和冰间湖产冰事件的时间及频次，为理解南极海冰在全球气候变化中的作用提供了新的科学证据。

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。

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。

甘肃祁连山国家级自然保护区和甘南黄河重要水源补给生态功能区是甘肃省两大重点生态功能区，建立科学有效的生态补偿机制对于保障区域生态安全以及促进区域可持续发展意义重大。因此，本文选取2010—2023年甘肃祁连山国家级自然保护区和甘南黄河重要水源补给生态功能区的4个市州数据，采用熵权TOPSIS法、障碍因子诊断模型、耦合协调度模型分析其生态补偿绩效、主要障碍因子以及经济绩效、社会绩效、生态绩效的耦合协调程度。结果表明：（1）甘肃祁连山国家级自然保护区的生态补偿综合绩效由0.234上升至0.701，由较差水平提升至良好水平；甘南黄河重要水源补给生态功能区的生态补偿综合绩效由0.349波动上升至0.606，由合格水平波动至良好水平。（2）在4个市州中，甘肃祁连山国家级自然保护区所辖3个市的生态补偿绩效存在区域异质性，其中金昌市最高，张掖市居中，武威市最低。（3）甘肃祁连山国家自然保护区生态补偿绩效的主要障碍因子包括经济绩效中的生态物质产品产值、社会绩效中的失业保险参保人数、生态绩效中的城市污水日处理能力等；甘南黄河重要水源补给生态功能区生态补偿绩效的主要障碍因子包括社会绩效中的建成区绿化覆盖率、生态绩效中的用水总量等。（4）甘肃祁连山国家级自然保护区生态补偿绩效的耦合协调度由0.466上升至0.844，由濒临失调上升至良好协调；甘南黄河重要水源补给生态功能区生态补偿绩效的耦合协调度由0.530波动上升至0.785，由勉强协调波动至中级协调。因此，建议从完善法律法规、统一补偿标准、明确补偿主体与对象、拓宽资金来源渠道、加强绩效评估等方面完善生态补偿机制，从而为筑牢我国西部生态安全屏障，促进黄河上游重要水源补给区生态保护与经济发展的良性互动提供相关依据。

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。

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。

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。

北极涡旋特性变化及其对中高纬度降雪，尤其是极端降雪的影响，对于揭示极端天气或气候事件具有重要意义。本文采用中国科学院大气物理研究所发布的气候系统指数数据集及气象台站观测数据，采用趋势分析、相关分析等统计学方法，分析了1961—2021年极涡面积、强度等变化特征，以及1961—2021年松花江流域降雪量和日数的变化特征，揭示了极涡指数与松花江流域降雪的相关关系。结果表明：1961—2021年极涡特性发生了显著变化，具体为极涡面积显著缩小，极涡强度显著增强，极涡中心强度显著减弱，其变化速率分别为-0.807·（10a）^-1、-33.291·（10a）^-1、5.576·（10a）^-1，而极涡中心位置没有显著变化。1961—2021年松花江流域除年降雪量、小雪量无显著变化外，年降雪日数及其他各等级降雪量和日数均发生了显著变化，其中，年降雪日数和小雪日数显著减少，中雪以上量和日数均显著增加。除小雪量与极涡无显著相关关系外，极涡中心强度、极涡强度和面积变化与松花江流域降雪指标有显著的相关关系。极涡中心强度变弱和极涡强度增强是松花江流域降雪量及中雪以上降雪量和日数增加的主要影响因素。

若尔盖湿地是黄河上游重要的水源供给区和水源涵养地。在气候变暖的背景下，若尔盖湿地水资源状况发生了显著变化并引起了广泛关注，深入了解若尔盖湿地水资源变化及其影响因素，可为若尔盖湿地水资源保护和应对气候变化策略提供理论支撑。基于黄河上游若尔盖水文站观测的月平均流量资料、若尔盖湿地及周边地区气象台站逐日观测资料以及ERA-Interim的月平均再分析资料，探究了黄河上游若尔盖水文站实测径流的变化特征及其影响因子。结果表明：2008年之前研究区年、季平均流量均呈减少趋势，2008年以后呈增加趋势。降水量先减后增是主要原因，气温显著上升导致积雪融水增加，以及蒸散发量变化也具有重要作用。季风环流带来的西南风水汽输送对研究区径流变化有着重要影响，若尔盖湿地上空南、西边界的水汽流入量及水汽净收支量和年（夏季）降水量均呈显著正相关，当高原南侧反气旋式环流加强（减弱），同时华南、西太平洋地区的反气旋式环流加强（减弱），来自南海、西太平洋和孟加拉湾的水汽沿高原南缘转为西南风水汽输送加强（减弱）时，若尔盖湿地区域维持异常的偏西南（偏东）流场与水汽辐合（辐散）区，造成了若尔盖湿地夏季降水量偏多（偏少），最终引起该区域径流量增加（减少）。

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。

表碛厚度是冰川消融模拟及冰川径流精确量化的关键因素，可为表碛覆盖型冰川动力学、物质平衡、水文模型及下游地区的防灾减灾和水资源管理研究提供数据支持。基于Landsat 8遥感影像，利用能量平衡方程法反演喜马拉雅山南坡朗塘流域冰川表碛厚度，分析了典型冰川表碛厚度空间分布特征，并探讨了表碛厚度空间分布异质性成因。研究结果表明：（1）朗塘流域冰川表碛平均厚度为（0.25±0.02） m，其中Lirung为（0.55±0.02） m、Shalbachum为（0.48±0.02） m、Langshisha为（0.31±0.02） m、Langtang为（0.25±0.02） m；（2）沿纵剖面，各冰川表碛厚度从消融区上部到下部呈现增厚趋势，其中，Lirung、Shalbachum和Langtang冰川表碛堆积速率沿纵剖面从上到下先减小、后增大，而Langshisha冰川则逐渐减小；沿横剖面，Lirung、Shalbachum、Langtang冰川运动方向右侧表碛厚度大于左侧，而Langshisha两侧表碛厚、中间薄；（3）冰川纵剖面表碛堆积速率的差异主要由消融区下部冰川表面流速差异所引起；（4）冰川近末端横剖面表碛厚度的不均匀分布，主要归因于冰川表面流速、消融速率和地形特征差异。

川西高原露天矿山边坡面临强烈的干湿和冻融循环作用，为保障矿山边坡稳定性及评估边坡地下水渗漏风险，以高寒区某露天矿山边坡板岩为研究对象，开展其在干湿循环、气冻（空气中冻融）循环和水冻（水中冻融）循环等不同工况下板岩孔隙结构及渗透性演化规律研究。通过核磁共振和岩心渗透试验分析不同工况和不同循环次数下试样内部的孔隙度、孔径分布和渗透率，同时结合扫描电子显微镜试验观察裂缝孔隙等特征。引入损伤变量，分析揭示不同工况下试样循环次数、孔隙度和渗透率之间的变化规律。结果表明，随干湿、气冻和水冻循环次数增加，3组试样的孔隙度和渗透率逐步增加。40次循环后，3组试样的孔隙度从0.28%分别上升到0.33%、0.64%和0.66%，渗透率从2.7×10^-3 mD（1 mD=0.987×10^-15 m²）分别上升到2.9×10^-3 mD、4.2×10^-3 mD和6.4×10^-3 mD，水冻循环作用下孔隙度和渗透率增长幅度最大。三种工况下试样的渗透率和损伤变量均呈非线性正相关，R²由大到小依次为气冻循环组>水冻循环组>干湿循环组。该研究对川西高寒区露天矿边坡稳定性和保水开采提供了一定的工程指导价值。

玻化微珠保温混凝土具有优良的保温和抗冻性能。为探索其作为自保温材料在经历冻融损伤后的长期力学性能劣化特征，本文开展了0~60次冻融循环后玻化微珠保温混凝土的表观现象观测，单轴压缩、劈裂抗拉、分级压缩蠕变试验，以及SEM扫描电镜分析。结果表明：随冻融循环次数的增加，混凝土表面剥蚀和坑蚀现象加重、表面孔隙率增加、孔隙逐渐变大。经历0、20、40、60次冻融循环后，玻化微珠保温混凝土表面总孔隙率分别为8.32%、12.83%、14.28%、15.21%；普通混凝土表面总孔隙率分别为9.05%、11.62%、13.39%、20.78%。经历60次冻融循环破坏后，普通混凝土的抗压和抗拉强度损失率分别为22.87%和23.53%，玻化微珠保温混凝土的抗压和抗拉强度损失率分别为20.69%和21.67%。以上试验数据表明，玻化微珠的引入有助于提升混凝土的抗冻融损伤能力。进一步对玻化微珠保温混凝土进行蠕变试验，结果表明：随着冻融循环次数的增加和应力水平的提高，蠕变应变与速率均持续增加，蠕变性能不断降低，最终达到临界应力时失效。经历60次冻融循环后，玻化微珠保温混凝土的蠕变强度降低了20.19%，蠕变总时长减少了0.33 h。采用Burgers模型拟合试验数据，效果良好。对比冻融后两类混凝土的微观形貌特征，结果表明：普通混凝土内部损伤加剧，孔隙率增大，微裂纹逐渐连通，水泥基体结构逐渐松散，最终导致承载力丧失；玻化微珠保温混凝土具有密闭的蜂窝状结构，在冻融破坏初期可缓解因水分结冰产生的冻胀应力，起到内养护效果，宏观上保持性能稳定，随冻融循环次数增加，玻化微珠封闭结构失效，水泥石与玻化微珠界面黏结强度下降，力学强度急剧下降。本研究可为玻化微珠保温混凝土在寒区工程领域实际应用提供有益参考。

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。

中低纬度高寒山区蕴藏着丰富的淡水资源，对于向中下游地区供水具有至关重要的保障作用。季节冻土区松散沉积物是连通山区和河流的重要通道，其地下水与地表水交互过程显著影响该区域水资源的可利用性和生态系统的稳定性。为揭示高寒流域季节冻土区地下水与地表水交互机制，本文以祁连山葫芦沟流域季节冻土区为研究对象，结合该区域的水文地质条件、地下水位监测数据，利用GMS软件构建三维地下水流数值模型，对季节性融冻作用影响下地下水与地表水转化关系进行模拟和分析。结果表明：在冷季（1—3月、10—12月），季节冻土层的冻结状态阻碍了支流河段的水源补给，但由于季节冻土层分布的不连续，支流河段河床仍存在部分融区，使得地下水仍对东、西支河段河道径流有一定的贡献，且地下水向东、西支河段河道径流的总转化量分别为277 188 m³和105 190 m³，其转化量与冲洪积孔隙含水层的补给区和排泄区之间的水力梯度呈正相关关系；在暖季（4—9月），支流河段获取到更多降雨和冰雪融水的水源补给，与地下水的交互关系已经转变为地表水向地下水转化，东、西支河段河水渗漏补给地下水的总转化量分别为625 343 m³和1 030 669 m³。无论是在冷季还是在暖季，地下水均是葫芦沟流域出口河道径流的主要贡献者，其贡献量和贡献比例随着季节变化，与冷季（90.12%）相比，暖季地下水的贡献量更大，但其贡献比例更低（65.76％）。本文研究成果可为高寒山区的径流形成机制及其对气候变化响应规律研究提供理论基础，对于寒区流域水资源科学管理与合理开发利用、社会经济可持续发展具有一定的现实意义。

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。

在西北季节冻土区广泛分布着黄土状硫酸盐渍土，受气候环境变化影响，其盐冻胀特性极其显著，往往诱发多种工程病害，亟待寻找经济合理、技术可靠的固化方法。针对水泥、石灰等传统固化剂改良硫酸盐渍土盐冻胀特性失效的现状，大量前期预试验发现沸石、聚丙烯纤维和木质素磺酸钙三种材料改良黄土状硫酸盐渍土的盐冻胀性效果显著，但对土体强度的影响各有利弊。鉴于此，本研究同时兼顾盐渍土强度和盐胀改良效果，提出将这3种改良剂复合使用，并基于响应曲面法得到3种改良剂的最优配比。按改良剂最优配比分别配制不同试验条件下的复合改良黄土状硫酸盐渍土，研究含盐量、含水量、干密度、改良剂掺量、养护龄期和冻融次数对改良前后盐渍土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明：盐渍土及改良土的无侧限抗压强度，随含盐量、含水量及冻融次数的增加均逐渐减小，随干密度、改良剂掺量及养护龄期的增加而增大，养护龄期对盐渍土的抗压强度影响较小。复合改良剂可以显著提升盐渍土的抗压强度，且减弱了含盐量及冻融循环对抗压强度的降低作用，并增强了干密度和养护龄期对抗压强度的提升作用，但随着含水量的增加改良效果有所减弱。另外，复合改良剂对盐渍土在冻融循环作用下的累积盐冻胀变形、残余盐胀变形均有显著的抑制作用。