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。

本文基于2001—2018年全球逐日碳通量模拟数据与AVHRR中国积雪物候数据集，利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验、地理探测器及偏相关分析等方法，分析新疆地区长时间序列植被总初级生产力（GPP）、净初级生产力（NPP）等植被固碳指标和积雪日数、积雪初日及积雪终日等积雪物候参数的时空变化特征，并探讨新疆积雪物候对植被固碳空间分异和时间变化的影响。结果表明：（1）2001—2018年新疆植被固碳总体呈上升趋势。其中，2001—2007年新疆地区植被GPP、NPP分别以9.83 gC⋅m^-2⋅a^-1、5.1 gC⋅m^-2⋅a^-1速率下降；2007—2018年新疆地区植被GPP、NPP分别以6.62 gC⋅m^-2⋅a^-1、3.26 gC⋅m^-2⋅a^-1速率上升。2001—2018年新疆积雪初日呈现先推迟后提前的趋势，积雪终日呈现先提前后推迟的趋势，积雪日数呈现先减少后增加的趋势。（2）积雪物候与高程、植被类型及气温的交互作用以非线性增强为主，与降水及太阳辐射的交互作用以双因子增强为主；地形与积雪物候的交互作用对植被固碳空间分异的解释力最高。（3）新疆植被固碳对积雪物候的响应具有“正负共存”的特征。整体上，植被GPP和NPP与积雪初日主要呈负相关，与积雪终日和积雪日数则主要表现为正相关关系。研究结果有助于深化气候变暖背景下积雪物候对植被固碳影响的认识，为新疆生态保护与可持续发展提供理论依据。

拉普捷夫海作为北冰洋典型边缘海，其海冰变化对北极及全球气候系统至关重要。本研究基于多源遥感数据和模式数据集成分析，系统描述其海冰时空演变特征，回顾了海冰变化的驱动机制及生态环境效应。1979—2024年，拉普捷夫海海冰面积在融冰季（6—10月）呈现显著缩减趋势，其中，10月下降速率最大，达0.95×10⁴ km²⋅a^-1。该海域固定冰面积亦呈持续萎缩态势，无固定冰期从20世纪80年代的78.4 d延长至近10年的111.2 d，完全消融日期平均提前22.8 d。浮冰面积在结冰期（12月—次年1月）呈增加趋势，反映固定冰向浮冰转化增多。4月与8月浮冰厚度分别以每10年-0.13 m和-0.23 m的速率减小，冰龄结构亦呈现年轻化特征。拉普捷夫海海冰变化受大气-海洋耦合强迫的协同驱动。在大气因子中，离岸风场、北极涛动及北极偶极子模态通过动量传输与热量输送影响海冰动态；在海洋层面，大西洋化引发的热通量增强（近20年冬季增幅达400%）显著改变了结冰期的热力学平衡状态。融冰季经向风与暖湿气流的协同作用显著加速海冰消融进程，而冻结期则以热力过程为主导。拉普捷夫海因其在海冰输出、陆源沉积物卷携及多年冻土调控等方面的独特功能，成为连接北极与全球气候系统的关键节点。该海域海冰的持续退缩，为北极东北航道的商业化运营奠定了基础。最后，本文凝练了未来拉普捷夫海海冰研究的重点方向，包括海冰动力学机制解析、海冰异常对北极气候系统的反馈效应及航道适航性预测等关键科学问题，以期为北极快速变化背景下的跨学科研究提供理论参考与方向指引。

受冻融环境影响，细观结构损伤诱发的冻胀和融沉导致寒区岩石工程结构力学性能劣化，严重影响工程服役期间的安全与稳定。通过开展冻融受荷砂岩原位CT扫描试验，基于深度学习理论，融合全卷积神经网络（FCN）架构与表征单元体理论，研究了冻融砂岩单轴压缩全过程细观损伤特性。结果表明：（1）基于全卷积神经网络的冻融岩石损伤识别算法，能够实现冻融岩石内部孔（裂）隙网络的高精度自动分割，定量识别冻融岩石细观损伤。（2）选用350×350×350的体素尺寸作为最小表征单元体，分析了冻融砂岩在单轴压缩下各扫描层面连通孔隙的变化情况，冻融岩石内部连通孔隙的大幅增加导致其在压缩荷载作用下突然破坏。（3）在相同荷载条件下，冻融次数越多的砂岩体孔隙率增长越快，其内部损伤发展也更为迅速；体孔隙率突增点与岩石强度丧失直接相关，可作为预测破坏的敏感指标。（4）采用最大球体法建立孔喉网格模型，对冻融砂岩的三维重构表征单元体进行定量分析表明，冻融循环作用下岩样内部的孔喉数量显著增加，孔喉是冻胀力传递和损伤扩展的主要路径；孔隙-喉道损伤结构体系处于动态变化中，小孔、中孔、大孔的转换呈现出明显的阶段性特征。孔隙沿着冻融损伤诱发小孔增加→荷载协同下中孔增加→峰值前大孔形成这一路径转换。（5）冻融岩石在单轴压缩荷载作用下的破坏过程本质上是孔隙结构扩展与喉道网络协同演化的结果，这一过程诱发渐进式损伤累积，最终在孔隙合并效应主导下，逾渗通道网络加速形成，促使岩样失稳破坏。冻融循环和荷载的耦合作用影响着孔隙结构的演化路径和破坏模式。相关研究成果可为寒区岩石工程稳定性评价提供科学依据。

雪水当量作为衡量积雪中水分含量的关键变量，一直是相关研究的重点。本文采用了一种新方法对青藏高原地区SWE进行逐日模拟，为相关研究提供了新的技术路径。该方法将物理过程模型与深度学习方法相结合，运用因子积雪模型模拟积雪深度，同时构建了CNN-BiLSTM-Attention融合神经网络模型模拟积雪密度。其中CNN能够有效提取积雪密度的时空特征，BiLSTM可以捕捉时间序列的前后依赖关系，注意力机制则能够突出关键特征，三者结合使得模型在模拟积雪密度方面表现出色。CNN-BiLSTM-Attention融合神经网络模型的模拟精度经检验较为理想，MSE=71.66 kg⋅m^-3，RMSE=8.465 kg⋅m^-3，MAE=6.378 kg⋅m^-3，MAPE=4.556，决定系数R ²=0.732，表明该模型能够较好地模拟积雪密度的变化。通过因子积雪模型模拟得到积雪深度，结合神经网络模型模拟得出的积雪密度，以此计算出历史时期平均每日雪水当量为2.78 mm，最高达到8.38 mm，为了解青藏高原地区积雪的水资源贡献提供了重要数据支持。本研究通过计算积雪深度和积雪密度，并结合这两项参数，提出了一种区别于传统遥感方法的雪水当量估算方法，该方法简单易行。本研究引入的CNN-BiLSTM-Attention融合神经网络模型此前在积雪密度模拟领域几乎未被应用，但其强大的复杂时空特征提取能力使其在本研究中展现出优异的模拟表现，有望在未来的相关研究中得到更广泛的应用和拓展。

小叶金露梅（Potentilla parvifolia）是祁连山广布的典型高寒灌木，在气候变化背景下，近年来其加快了向高海拔地区迁移。土壤微生物作为此区域重要的生物群落及转化潜能，均受到小叶金露梅的影响。本研究采用Illumina Miseq高通量测序技术，分析不同海拔生境下根际微生物群落及其功能转化特征，阐释其主要驱动因子，为深入探究植物迁移对高山地区土壤生态功能演变机理提供重要依据。研究发现，在低海拔（3 204 m）处，小叶金露梅覆盖显著提高了土壤总碳（TC）、有效磷（AP）、硝态氮（NO₃⁻-N）含量，增强了蔗糖酶（SUC）、脲酶（URE）、纤维二糖水解酶（CBH）的活性（P<0.05）。小叶金露梅覆盖增加了土壤微生物群落的多样性和丰富度，且真菌群落的响应较细菌更为显著。此外，小叶金露梅还增加了变形菌门和子囊菌门的相对丰度。基于微生物群落组装的分析发现，低海拔（3 204 m）、中海拔（3 550 m）区域细菌群落的构建受随机性过程驱动，而在高海拔（3 650 m）区域确定性过程占据主导地位，三个不同海拔真菌群落的构建均受确定性过程调控。PICRUSt功能预测共鉴定到23个保守的COG功能类别，小叶金露梅覆盖可以显著提高土壤中氮循环相关功能基因（gudB/rocG、nirK、narH/narY/nxrB）的相对丰度（P<0.001），而基因的丰度均随海拔升高呈下降趋势。小叶金露梅覆盖通过改善土壤理化性质，增强关键酶活性，改变微生物群落结构，调节功能基因表达，进而对祁连山高海拔土壤生态功能产生积极影响，微生物介导的氮循环功能强化可能是小叶金露梅成功迁移和生态位占据的关键驱动因素。

FY系列卫星是我国首个具备多频段被动微波遥感能力的气象卫星系统，对雪深产品的自主化具有重要意义。然而，针对FY-3系列卫星被动微波亮温数据，现有雪深反演算法在中国区域的适用性尚缺乏系统评估。本文基于FY-3系列卫星的被动微波亮温数据，以气象站观测的雪深为参考，对比KELLY、CHE、JIANG三种雪深反演算法精度，并分析其差异来源。首先，利用KELLY、CHE、JIANG三种雪深算法反演中国主要积雪区（内蒙古—东北、新疆北部和青藏高原地区）的积雪厚度。然后，使用2010—2019年的气象台雪深观测数据，根据均方根误差（RMSE）、偏差（Bias）、平均相对误差（MRE）、相关性（r）等评价指标，评估KELLY、CHE、JIANG三种算法在中国主要积雪区的雪深反演精度和适用性。评估结果表明，KELLY算法反演雪深的精度最低，RMSE介于3.99~8.23 cm。相比之下，CHE算法和JIANG 算法基于中国气象站点的雪深观测数据构建，具有更强的区域适用性，反演精度相对更高，RMSE分别为2.78~5.48 cm和2.88~4.99 cm。在季节变化模式上，三种方法获取的雪深与观测雪深都存在不一致性。分区验证结果也表现出KELLY算法在所有地区精度最差，CHE算法和JIANG算法的精度较高，其中CHE算法、JIANG算法在内蒙古—东北地区RMSE分别为2.57~5.96 cm、2.65~4.95 cm，在青藏高原地区RMSE分别为1.37~3.99 cm、1.40~4.60 cm，在新疆北部地区RMSE分别为6.23~8.81 cm、5.69~9.41 cm。综上所述，本研究结果为提升FY系列卫星被动微波数据在中国区域雪深反演中的应用效果提供了坚实的技术支撑。

随着寒区及高海拔岩土工程建设的迅速发展，对低温冻结岩体中孔隙水状态及冻胀损伤机理的认识日益迫切。本文采用低场核磁共振技术，对来自不同区域的6种砂岩试样在由室温降至-50 ℃冻结过程中进行实时监测，系统研究了孔隙水冻结行为及未冻水/冰含量的演化规律。结果表明，所有试样均呈现双峰T ₂谱分布，且随着温度降低，谱峰峰值与峰面积均显著减小；当温度降至-5 ℃时，孔径大于0.16 μm的孔隙水几乎全部冻结，而小孔隙中水分冻结较为缓慢。不同砂岩试样的未冻水含量下降速率存在明显差异，反映出孔径分布对冻结过程的显著影响。本研究揭示了冻结过程中微观孔隙水状态演化与岩体冻胀损伤之间的内在联系，可为寒区岩体工程稳定性分析及防控策略的制定提供理论依据。

在气候变暖的背景下，长江源和黄河源流域冰雪加速消融，定量评估冰川消融的径流效应，对高寒区水资源的管理至关重要。本研究基于国家气候数据中心提供的气象台站数据（日降水量和日气温），结合90 m×90 m数字高程模型（SRTM DEM）和第二次冰川编目矢量数据资料，利用度日因子模型，重建了长江源和黄河源流域1958—2022年的多年冰川物质平衡和冰川融水径流量及其组分的历史演变特征（包括来自冰川区的降雨径流、融雪径流和融冰径流），并探讨了气候变化对流域冰川消融的影响程度。结果表明：（1）过去60多年来长江源和黄河源冰川物质平衡呈现显著的负平衡，年均冰川物质平衡分别是-117.2 mm和-84.3 mm，累积物质平衡分别为-7.03 m和-5.48 m。（2）长江源和黄河源冰川物质平衡线呈显著上升趋势，上升速率为5.57 m⋅a^-1和3.93 m⋅a^-1，流域平衡线高度分别升高334.2 m和313.6 m。（3）长江源和黄河源流域冰川融水总径流整体呈增加的趋势，两个流域多年平均融水总径流分别为18.43×10⁸ m³和1.87×10⁸ m³。源区融冰径流变化趋势与融水总径流变化趋势一致，其占比逐年增加，夏季融冰径流占比分别达到91.88%和90.95%；冰川区融雪径流在长江源流域呈微弱增加，而在黄河源流域呈现微弱的下降趋势。冰川融水季节分配特征表明，夏季（6—8月）是冰川融水径流主要的产流期，其径流量分别占长江源和黄河源全年总径流量的90.05%和88.23%。春秋两季径流占比显著降低，长江源和黄河源的春季径流量分别为3.79%和1.95%，秋季分别为6.17%和9.82%。冬季（12月—翌年2月）基本无径流产生。（4）冰川物质平衡对温度的敏感性远高于降水，黄河源流域冰川对气候变化的敏感性高于长江源，这与源区冰川规模有关。

黄土高原季节冻土区频发的冻融-降雨过程显著削弱黄土结构完整性并加剧水土流失，在此背景下，微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术被用于提升黄土强度与抗侵蚀能力，然而，在反复冻融作用下，MICP处理黄土仍存在胶结脆性大、碳酸钙分布不均及抗侵蚀性能易衰减等问题。鉴于聚丙烯酰胺（PAM）具有良好的保水性能与结构稳定作用，本研究将PAM与MICP技术联合处理黄土，设置了3、5、10次冻融循环，通过崩解试验、微型贯入试验与降雨冲刷试验获得黄土的宏观抗崩解、贯入及抗冲刷指标，并结合扫描电子显微镜（SEM）对不同处理前后的土体微观结构演化进行对比分析。试验结果发现：随着冻融循环次数的增加，各类试样的抗崩解、贯入和抗冲刷性能整体下降并趋于稳定。其中PAM掺量为0.3%时，MICP+PAM试样抗冻融能力最佳；冻融循环10次后，相较未固化试样和MICP试样，MICP+0.3%PAM试样崩解率分别降低85.87%和83.44%；贯入阻力分别提高至未固化试样和MICP试样的1.77倍和1.25倍；累计冲刷失土量分别减少51.70%和38.73%；PAM的加入显著提升了MICP技术固化黄土在冻融环境下的水-力学性能。微观分析表明，PAM不仅为碳酸钙提供了更多的附着位点，优化了其分布的均匀性，还能在土体表面形成弹性薄膜，减缓冻融过程中孔隙水迁移与冰晶膨胀对胶结结构的破坏作用。研究揭示了MICP+PAM复合技术对季节冻土区黄土的固化协同机理，为其在冻土区水土灾害防治中的工程应用提供了理论依据。

在寒区隧道、铁路、公路和管网防爆结构设计、煤矿冻结法立井掘进等国防和民用工程领域，冻土承受冲击荷载作用的现象普遍存在，如钻爆法施工、武器毁伤和地震作用。研究高应变率范围内冻土的强度特性、变形破坏机理及应力波的传播规律对于提高冻土开挖破碎效率、分析冻土体的安全稳定具有重要的理论和实践意义。本文从冻土SHPB试验系统及数据处理、冻土SHPB室内试验和冻土动态本构关系等三个方面概述了冲击荷载作用下冻土动力学特性的研究现状。首先，分析了研制的可控温的冻土SHPB试验系统的优缺点；其次，系统总结了温度、应变率、应力状态、含水率、裂隙分布等参数对冻土动态强度、变形模量和破坏特征的影响规律；最后，对冻土本构模型的建立方法及其优缺点进行了总结和评价，并展望了冻土动力学亟待解决的问题和下一步的研究方向。

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。

热融湖塘是多年冻土剧烈退化的典型代表，多年冻土中溶解性有机质（DOM）能进入热融湖塘，并发生光降解。然而，鲜有研究报道青藏高原热融湖塘中DOM的光降解特征，可能导致多年冻土退化下碳循环和碳-气候反馈理解偏差。本文开展原位光降解实验，结合紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱-平行因子分析方法，研究了太阳辐射对青藏高原湿草甸、草甸、草原和荒漠四种植被类型热融湖塘DOM浓度、光学特性和组分的影响。结果表明，经过10 d的光降解，热融湖塘溶解性有机碳（DOC）浓度变化不明显，但发色溶解性有机质（CDOM）下降23.6%~36.7%，表明太阳辐射显著降解了DOM中的CDOM含量，且同等紫外线辐射强度下，低DOC浓度系统中CDOM光降解程度更大。表层水体CDOM含量下降可能导致深层水体光降解增强，导致更多的有机碳释放到大气中。芳香性指数（SUVA₂₅₄）下降18.9%~37.1%，表明太阳辐射降解了DOM的芳香化合物；光谱斜率比（S _R）上升45.5%~124.2%，表明太阳辐射将高分子量DOM转化为低分子量DOM。类腐殖质组分（C1、C3）比类蛋白组分（C2、C4）表现出更大的光敏性，光降解导致C3比C1损失更快，C2比C4积累更快，且外源DOM组分C3比本地DOM组分C2表现出更大的光反应性。表明类蛋白组分C4可能部分是陆源腐殖质C3光降解产物的观点。综上所述，太阳辐射能优先降解青藏高原热融湖塘中陆源腐殖质类物质，进而促进热融湖塘水体DOM光降解，在热融湖塘DOM迁移转化中具有重要作用。

青藏高原由于独特的地理环境和构造运动，导致地质灾害频发，由崩塌、滑坡引发的冰湖溃决链式灾害更是造成了严重后果。因此，对该类灾害链开展系统性研究，对区域防灾减灾工作具有重要的理论与实际意义。本文以西藏当雄县塘真措北侧滑坡为研究对象，在实地调查与遥感解译的基础上，重点分析了滑坡的变形特征、破坏机制及控制因素。调查显示该滑坡为中型滑坡，处于蠕滑变形阶段，后缘及两侧发育贯通裂缝，前缘见鼓胀及放射状裂缝，变形破坏模式为蠕滑―拉裂，稳定性受自重、降雨、冻融循环及地下水等多因素控制。灾害链研究采用Massflow数值模拟平台，并根据灾害链的实际特征对计算程序进行二次开发，实现了从滑坡启动、运动入湖至冰湖溃决与洪水演进的全过程模拟。通过Coulomb摩擦模型模拟滑坡运动，并切换至Manning模型模拟溃决洪水演进过程，定量揭示了灾害链形成过程中的运动速率、流深、侵蚀与淤积厚度等关键参数。模拟结果显示滑坡运动过程持续200 s，最大速度达39 m·s^-1，运动过程中铲刮斜坡堆积物，显著放大物源。滑坡体入湖后激发涌浪，致使冰湖漫顶溃决；溃决后进一步侵蚀沟床使水流转化为高含沙洪水或稀性泥石流，经800 s后抵达下游曲才村，流速4 m·s^-1，最大淹没深度为4.2 m。本研究通过地质机制分析与数值模拟相结合，系统性预测了“滑动―铲刮―涌浪―溃坝”灾害链的成灾全过程，提供了关键运动参数与风险范围预测结果，为塘真措北侧滑坡灾害链及青藏高原类似链式灾害的早期预警与防治提供了必要参考。

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R ²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。

基于水足迹理论，测算了甘肃省2011—2023年区域水足迹（WFP）的时空演变规律，并从水足迹结构、水足迹效益、水资源生态安全及水资源可持续性能四个维度构建了水资源可持续利用综合评价指标体系。进一步采用对数平均迪氏指数法（LMDI模型），定量分析了人口、经济和技术效应对WFP变化的贡献度。结果表明：（1）甘肃省2011—2023年WFP呈显著上升趋势，年均增长率为2.79%，空间分布差异明显，天水市年均WFP最高（42.36×10⁸ m³），嘉峪关市最低（2.62×10⁸ m³）；WFP结构呈现农业主导型特征，农业生产用水量（AWF）占比高达92.15%。（2）甘肃省水资源自给率（WSS）维持在96%以上，水足迹经济效益（EVWFP）呈显著上升趋势，但水资源匮乏指数（WS）和水资源压力指数（WPI）波动上升。在“十二五”时期，甘肃省水资源状态呈不可持续状态，但经过一系列节水措施的实施，“十三五”时期已改善为可持续状态。然而，在“十四五”初期，水资源短缺问题日益凸显，可持续利用面临较大挑战。（3）LMDI模型分析表明，经济效应和人口效应对WFP的变化起正向驱动作用，其中经济效应是主要驱动因子（贡献值占比58.47%），而技术效应起负向驱动作用，其占总效应的40.05%，技术进步对WFP的抑制作用显著。研究结果为甘肃省水资源可持续利用提供了科学依据。

冻结过程中土体的电化学阻抗谱与孔隙水的相变过程存在密切关联，可以利用土体的电化学特性表征内部孔隙水相变的微观机理。为研究土体在冻结过程中电化学特性的变化规律，本文以青藏高原粉质黏土为研究对象，测试了不同含水率及温度下土体的电化学阻抗谱。结果表明，随着温度降低，孔隙水中溶解的离子运动速度减慢，土体阻抗值升高，容抗弧半径逐渐增大。在-30 ℃条件下孔隙水基本冻结，但由于孔隙水仍有部分离子残留，土体在10%含水率条件下内部发生离子迁移，产生扩散现象，在Nyquist图中表现为低频区一段接近45°的斜线。土体电化学阻抗模值在10⁵ Hz频率下趋于稳定，选取该频率下的阻抗模值进一步分析发现，在正温条件下阻抗模值随温度降低呈线性增长，在0 ℃孔隙水发生冻结，冰晶的形成伴随体积膨胀，导致土体内部结构改变，阻抗模值显著增加。此外，通过分析土体内部导电路径建立了相应的等效电路模型，利用ZSimpWin软件对电化学阻抗谱数据进行拟合，拟合结果较好，得到了不同含水率土体在降温过程中的等效元件数值变化。以等效电阻元件R ₁为例，在降温过程中等效电阻元件数值变化可有效反映土体孔隙水冻结过程。本文将土体电化学特性分析由定性研究转化为定量研究，对认识土体在冻结过程中的电化学特性具有重要意义。

与单一暴雪或大风灾害相比，风雪复合极端天气事件更易造成极端性灾害损失。本文选取吉林省1980—2023年逐日气温、降雪量、最小能见度、极大风速数据，以暴风雪天气指数（snowstorm weather index， SWI）表征风雪复合极端天气事件，利用随机森林（RF）模型构建延长极大风速序列，结合Mann-Kendall趋势检验和相关性分析方法，系统分析该区域风雪复合极端事件时空演变特征及其与各气象因子、地形的相关性。结果表明，利用随机森林模型延长极大风速时间序列的效果较好，R²超过0.90。研究时段内各等级暴风雪天气日数均呈波动性增加趋势，且在2020年前后发生突变。暴风雪天气在每年的10月至次年3月均可发生，中度等级以上暴风雪天气站次比在11月最高，12月和1月最低。空间分布上暴风雪天气多发生于吉林省中东部，尤其是东部和南部地区，更易发生强和特强等级暴风雪天气，东部地区SWI呈减小趋势但变异性大；南部地区SWI呈增加趋势且变异性小。降雪量与SWI相关性最强，其次是与最低气温和极大风速，三者与SWI相关性均通过显著性检验，对评估未来风雪复合极端事件有较好指示意义。

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。

青海高原多年冻土广泛分布，尤其在青南高原和祁连山地区，冻土环境对气候变化极为敏感。然而，目前对较大尺度冻融时空变化规律及其驱动机制的认识仍存在不足，尤其是地理因子和气候因子如何影响冻融过程，尚需系统研究。本文基于1961—2023年青海省42个气象站点数据，利用空间变化分析和气候突变检验对冻融指数的时空变化特征进行统计分析。研究表明：（1）青海省冻结指数（AFI）和冻结日数（NF）呈由北向南、东向西递增的空间分布模式，而融化指数（ATI）和融化日数（NT）呈相反趋势。近63年来，AFI和NF显著下降［气候倾向率分别为-72.8 ℃·d·（10a）^-1和-3.7 d·（10a）^-1］，ATI和NT显著上升［69.5 ℃·d·（10a）^-1和3.7 d·（10a）^-1］。（2）1997年为冻融指数的突变年，突变后1997—2023年AFI减少236.5 ℃·d，ATI增加205.9 ℃·d。20世纪80年代前AFI距平呈正倾向，90年代后转为负倾向，ATI反之。空间上，三江源高海拔区AFI降幅最大，表明高海拔冻结过程对气候变暖响应更敏感；东部农业区与柴达木盆地ATI增幅显著，反映低海拔融化过程受变暖影响更突出。（3）AFI与气温（T）呈显著负相关，ATI与T呈极显著正相关；海拔是影响冻融指数时空变化的主要地理因子：AFI与海拔呈极显著的正相关关系、与经度呈极显著的负相关关系，相关系数分别为0.792和-0.437；ATI与经度、纬度呈显著正相关关系，与海拔呈极显著负相关关系，相关系数分别为0.332、0.269和-0.991，海拔是影响冻融指数时空变化的主要地理因子，海拔每升高100 m，AFI和NF分别升高92.7 ℃·d和6.3 d，ATI和NT分别降低80.9 ℃·d和6.3 d。大气环流影响因子中，西藏环流-2、东亚槽强度、北半球副高北界和北半球极涡强度与青海省冻融指数变化的关系显著。精确量化青海高原冻融指数时空特征，为从整体上理解青海高原多圈层相互作用提供坚实的数据支撑和理论支持。

自2000年以来，受气候变化与人类活动双重作用影响，查干淖尔湖面积由105.3 km²急剧萎缩至30 km²，萎缩率超过71%，水资源短缺、土壤盐碱化和生态退化问题日益严重，严重威胁区域生态安全。在这一背景下，解析查干淖尔湖滨带水体水化学特征对于理解寒旱区水文地球化学过程及其生态效应具有重要意义。本研究在非冰封期（2023年6月27日）和冰封期（2024年1月17日）对查干淖尔湖滨带的地下水（井水、泉水）和地表水（湖泊、河流和水库）共21个点进行冰水样品采集，结合Piper三线图、Gibbs模型及离子比值等方法，探讨水化学特征及其控制因素。结果表明：（1）湖泊冰水系统的离子浓度存在显著季节性差异，非冰封期水体的浓度分别为冰封期水体、冰上、冰中及冰下的1.32倍、15.17倍、17.01倍和12.51倍。（2）查干淖尔湖滨带水体中的阳离子均呈现Na⁺>Mg²⁺>Ca²⁺>K⁺的分布特征，阴离子则主要为Cl⁻>HCO₃⁻>SO₄ ²⁻>CO₃ ²⁻。（3）冰封期与非冰封期的水化学特征总体相似，但水体类型差异显著：泉水呈SO₄-Ca·Mg型，河水和水库水为Cl·SO₄-Ca·Mg型，而湖水、湖冰及井水均为Cl-Na型。（4）控制机制上，湖水受蒸发浓缩（非冰封期）和冷冻浓缩（冰封期）主导，表现出强烈的钠盐富集趋势，指示湖泊正向盐湖演化；泉水主要受碳酸盐风化控制并富集Mg²⁺；河水与水库水受风化与人类活动的共同影响；井水则由碳酸盐风化与钠长石溶解复合作用主导。（5）未来研究应关注气候与人类活动的叠加效应，构建“水-盐-碳-生物”协同治理体系，并借助跨尺度模型实现湖泊水盐平衡的动态维持与预警，为退化湖泊生态修复和区域水资源可持续利用提供理论依据与实践参考。

南疆西部暴雪虽为小概率事件，却常对当地经济建设与人民生活造成严重危害及巨大损失。为全面揭示其形成机理、提升业务服务能力，本文利用NCEP/NCAR再分析资料，结合欧拉方法与HYSPLIT（hybrid single particle Lagrangian integrated trajectory）模式，对1980—2022年南疆西部15个暴雪日的环流背景、不同区域水汽来源、输送特征及贡献展开详细分析。结果表明：该区暴雪的主要影响系统为中亚低涡（槽）型，水汽主要源自红海及沿岸—波斯湾—伊朗—阿富汗—水汽关键区—暴雪区；暴雪前水汽以西边界输入为主，过程中则以东边界低层输入为主，这与南疆盆地低空偏东气流及复杂地形密切相关。HYSPLIT模式分析表明，影响该区暴雪日水汽主要源地为西南亚、地中海和黑海及其附近、中亚，其对暴雪区的贡献低层明显高于中层；源自中亚的水汽，其比湿和贡献率山区明显大于平原区；700 hPa以下来自西南亚和中亚的水汽主要从<1 500 m的高度向暴雪区输送，过程中比湿逐渐减小，与比湿随高度的降低而增加的规律不一致。水汽自源地随西风气流到达关键区后，500 hPa从偏西路径输送至暴雪区，700 hPa及以下主要从偏西和偏东2个路径输入暴雪区，前者占主导地位；平原区850 hPa水汽输送受地形影响，路径相对较复杂，在实际业务中应高度重视。此外，本研究揭示：在特定环流背景下，源自北美洲东北部、挪威海、北冰洋及伊犁州西南部的水汽，均能影响南疆西部；其中，伊犁州西南部的水汽对低层贡献尤为显著。研究同时还明确了影响该区域暴雪日的水汽关键区。

近年来，学者在冻土力学领域开展了大量研究，形成了系统的冻土力学理论体系，为冻土工程奠定了坚实的理论基础。然而，现有研究主要聚焦于-30 ℃及以上温度范围内的冻土力学特性，针对寒区及深空探测中的极端低温环境，当前关于超低温冻土力学行为的研究亟待加强。特别是随着“出疆入藏”“极地安全”和“深空探测”等国家战略的深入推进，超低温冻土力学研究已成为寒区工程安全与行星冰冻圈工程探索中亟待开展的基础研究方向，也是冻土力学学科方向一个新的增长点。目前，由于超低温环境下的冻土力学测试平台与技术手段仍较为有限，超低温冻土力学研究尚处于探索阶段，难以形成系统的理论体系，还不足以支撑重大工程需求。本文首先系统梳理了超低温环境下的试验装置和现有力学性质研究成果，发现超低温冻土力学设备精度受低温环境影响较大，测试标准缺乏，超低温下冻土抗压强度对温度的敏感度减弱，破坏模式普遍呈现脆性破坏形态，应力-应变关系表现出明显的应变软化，随后探讨了超低温冻土力学性质变化机理，最后展望了超低温冻土力学未来研究的发展方向，以期为冻土力学理论完善与极端环境下重大冻土工程研究提供科学参考。

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。

河源区浅层土壤季节冻融循环对于寒区生态水文具有重要调节作用，然而其空间异质性极强。为探讨高寒草甸退化对冻土水热动态的影响，本研究采用空间代替时间的方法，在祁连山黑河源区根据高寒草地退化程度分别设置轻度（LD）、中度（MD）、重度（HD）和极度（ED）退化四类样地，并持续监测降水、大气温湿度和土壤温湿度，以分析高寒草甸退化对冻土区浅层土壤温度、水分分布及冻融循环的影响。结果表明，退化样地间降水和大气温湿度时空变化趋势相似，但土壤内部水热传输过程却差异显著。随着高寒草甸退化程度加剧，土壤温度呈现显著上升趋势，其中ED样地表层年均土温较LD样地升高15.4%，且浅层土壤温度的年内波动幅度大于深层土壤。土壤水分含量则随退化加剧而显著降低，退化样地间土壤水分剖面分布模式存在差异，LD和MD样地深层土壤水分较高，而HD和ED样地则在表层更高。高寒草甸退化改变了土壤冻融节律，导致融化起始时间提前、冻结起始时间推迟，ED样地表层土壤融化历时较LD样地延长约30 d，土壤热量累积增加。土壤水热平衡的改变可能加剧冻土退化风险，对冻土区生态系统稳定性和水资源安全构成潜在威胁。

冻土-结构物界面剪切蠕变特性是冻土区桩基及隧道冻结法施工长期稳定性的关键控制因素，当前研究在复杂应力状态下界面蠕变试验和模型构建方面存在明显不足。通过开展不同粗糙度、温度和围压的饱和冻土-钢界面三轴剪切蠕变试验，研究蠕变变形、蠕变速率与时间的变化规律，揭示各因素影响下的界面剪切蠕变机理，并结合Burgers模型建立了可描述加速蠕变阶段的饱和冻土-钢界面数学模型。结果显示：在三轴剪切蠕变分级加载试验中，蠕变曲线依次经历瞬时蠕变、非稳定蠕变、稳定蠕变和加速蠕变阶段；剪应力、温度和粗糙度是影响剪切蠕变的主要因素，剪应力水平主导变形模式，低应力下以稳态蠕变为主，界面长期稳定，高应力下蠕变加剧，界面破坏；温度降低显著地降低了界面的变形量和变形速率；蠕变变形主要呈现随界面粗糙度上升蠕变先减小后增大的趋势，说明存在一个临界粗糙度可最大程度优化界面性能；围压的影响相对较小。本文提出的界面剪切蠕变模型不仅能够表征非加速阶段的黏弹性行为，还能有效描述加速蠕变阶段的位移突变特征。

多环芳烃（PAHs）是一类重要的持久性有机污染物（POPs），可通过大气环流进行远距离传输，并在南北极和青藏高原等低温环境中赋存。全球变暖加速雪、冰消融，导致PAHs暴露并影响人类健康。微生物是PAHs的主要降解者，相关研究已有大量报道，但对低温环境中的PAHs降解微生物的研究主要集中在近20年。本文从低温降解PAHs微生物的多样性、降解机制以及生物降解对低温的响应等三方面进行系统梳理和综述，并展望了低温环境中微生物降解PAHs的进一步研究方向和前景，为未来低温环境PAHs污染的源头预防和生态修复提供理论支持。

沥青稳定碎石凭借其柔性结构能有效缓解半刚性基层因温缩导致的反射裂缝问题，已成为寒区道路建设的关键材料，但在冻融作用下，沥青稳定碎石内部空隙结构与数量发生了显著变化，劣化了宏观力学性能，进而导致寒区沥青路面在冻融循环作用下易发生结构性损伤。针对上述问题，采用90#基质沥青与掺量为2%的SBS改性沥青制备沥青稳定碎石试件，经25次标准冻融循环后，通过单轴压缩试验、劈裂试验及动态模量试验探究力学性能演化规律。结果表明：冻融作用导致材料内部空隙连通性增强，宏观力学性能显著衰减，普通沥青稳定碎石25次循环后抗压强度、劈裂强度、劲度模量损失率分别达41.2%、30.5%和45.8%；沥青稳定碎石动态力学性能对冻融作用更为敏感，25 ℃、5 Hz条件下动态模量损失率超50%。SBS改性剂通过三维网状结构提升沥青延展性与黏度，增强集料-沥青界面黏结力，使沥青稳定碎石的抗压强度损失率降至33.93%，劈裂强度损失率降至22.5%，动态模量损失率控制在53.93%，显著延缓损伤进程。最后，基于连续损伤理论建立了两种沥青稳定碎石冻融演化模型，精准量化了损伤变量随冻融次数的非线性发展规律。本研究系统揭示了ATB-25沥青稳定碎石的冻融损伤机制，量化了低剂量SBS改性剂对沥青稳定碎石抗冻融损伤性能的改善效应，为寒区路面材料设计提供了理论依据与材料优化路径。

依据收集的1959—2022年和田地区4条河流的出山径流量，4个气象站的气温、降水量以及和田探空站的高空规定层温度等要素的月数据，分析了中昆仑山北坡地表水资源量变化趋势与突变特征，基于丰水期地表水资源量与基本气象要素的相关关系，建立了以山区降水量和高空温度为自变量的地表水资源量变化响应模型，讨论了不同气候背景下中昆仑山北坡地表水资源量对区域气候要素变化的定量响应关系。结果表明：1959—2022年，中昆仑山北坡4条河流的年度和丰水期地表水资源量分别以0.572×10⁸ m³⋅（10a）^-1和0.375×10⁸ m³⋅（10a）^-1的线性趋势增加，分别在2009年和2010年发生由少到多的突变；中昆仑山北坡丰水期水资源量与同期400 hPa温度的相关性最强，与山区降水量的相关性也通过了显著性水平检验。基于山区降水量和400 hPa温度因子建立地表水资源量多元线性响应模型，对比不同方案下的模型结果显示：1959—2022年，山区降水量每增加（减少）10 mm，丰水期水资源量会增加（减少）0.379×10⁸ m³，400 hPa温度每上升（下降）1.0 ℃，丰水期水资源量将增加（减少）10.57×10⁸ m³；1991—2022年，降水量每增加（减少）10 mm，丰水期水资源增加（减少）0.921×10⁸ m³，400 hPa温度每上升（下降）1.0 ℃，丰水期水资源增加（减少）11.2×10⁸ m³。1991年以来，中昆仑山北坡地表水资源量对400 hPa温度与山区降水量的变化响应更为敏感，山区降水量变化对地表水资源量的贡献比率逐年提高。

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，R ²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。

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。

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。

在全球气候变暖加速冰川消融的背景下，冰体中的氮释放对高寒河流生态系统的影响亟待阐明。本文以主要受冰川融水补给的珠峰北坡绒布河为研究对象，于2023年7月12日—10月15日冰川消融期，对绒布河水NO₃ ^-浓度及其同位素变化进行观测研究。采用Mann-Kendall检验，分析了NO₃ ^-浓度、δ ¹⁸O-NO₃ ^-、Δ¹⁷O-NO₃ ^-和δ ¹⁵N-NO₃ ^-的时间变化特征。结合同位素质量平衡模型，定量计算了大气和陆地NO₃ ^-来源对绒布河水的贡献比例。结果表明：在观测期内，绒布河水NO₃ ^-浓度、δ ¹⁸O-NO₃ ^-和Δ¹⁷O-NO₃ ^-总体均呈下降趋势，而δ ¹⁵N-NO₃ ^-总体呈升高趋势；NO₃ ^-浓度、δ ¹⁸O-NO₃ ^-和Δ¹⁷O-NO₃ ^-均有由高到低的转折，突变时间分别为9月2日、7月25日和7月25日；δ ¹⁵N-NO₃ ^-有高—低—高的转折，突变时间为10月5日。陆地来源和大气来源的NO₃ ^-对绒布河水的贡献比例分别为（65.04±9.63）%和（34.96±9.63）%。其中，陆地来源的NO₃ ^-主要为周围的土壤氮和降水中的NH₄ ⁺通过硝化作用转化生成。本研究测定的所有样品中均未发现化学肥料、粪便和生活污水等人为活动来源。绒布河水NO₃ ^-浓度的下降是大气输入减少和硝化作用减弱共同作用的结果。δ ¹⁸O-NO₃ ^-与Δ¹⁷O-NO₃ ^-的下降与大气NO₃ ^-贡献比例的下降密切相关。δ ¹⁵N-NO₃ ^-的升高则反映了NO₃ ^-来源从大气向土壤微生物转化主导的转变。研究成果可为青藏高原河流氮循环过程的研究提供新的科学基础。

热棒作为一种高效调控冻土路基温度的关键技术，在多年冻土区路基工程中广泛应用，其布设间距直接影响着降温效果和工程成本。间距过大则冷却不足，无法有效抑制冻土退化，间距过小则经济性差，因此，热棒布设间距的优化研究对提升寒区工程安全性、耐久性与经济性具有重大理论及应用价值。本文基于内蒙古根拉（根河—拉布大林）公路热棒工程，以该地典型地质特征及气象数据为参考资料，采用有限元分析法分别建立二维热棒路基横截面、纵截面数值模型。通过数值模拟，系统研究了不同热棒布设间距（3 m、4 m、5 m、6 m）下路基温度场、融化深度、热通量等的变化规律，揭示间距参数对冻土热稳定性的调控机制。结果表明，热棒布设间距对路基温度场分布影响显著，随着间距增大，路基中心温度逐渐升高，融化深度增加，热稳定性降低，热棒对周围土体的整体冷却效果逐渐减弱。针对根拉公路试验段中的地质气候条件和热棒类型，当热棒间距小于4 m时，能够有效降低路基温度，控制融化深度，保证路基热稳定性。布设间距为3~4 m的热棒对深层土体产生了更明显的降温作用，形成稳定型多年冻土，其有效冷却半径约为2 m，热棒之间合理间距在3.4~4 m之间。研究成果可为冻土保护设计提供理论依据，在保证热稳定性的同时降低一定的工程成本。

积雪作为重要的淡水资源，在维持生态系统稳定、保障水资源供给及支撑农业灌溉等方面发挥着关键作用。新疆地处我国西北内陆，气候干旱，蒸发强烈，对积雪融水的依赖程度极高，积雪资源的变化对区域水安全和生态格局具有重要影响。近年来，随着全球气候变暖加剧，新疆积雪覆盖范围和持续时间显著减少，“积雪干旱”现象日益突出。基于此，本文系统分析了1980年以来新疆冷季积雪干旱的时空变化特征。结果表明，新疆冷季积雪干旱具有显著的空间差异性，天山以南区域积雪干旱平均发生频率为38%，以北区域发生积雪干旱的平均频率为18%，整体呈现南高北低的分布特征。不同类型的积雪干旱变化趋势亦存在差异。过去40年间，温暖型和干燥型积雪干旱最大占比分别从53.91%和59.04%下降至17.61%和6.98%，其发生范围缩减率分别为275 km²⋅a^-1和87.5 km²⋅a^-1；而温暖干燥型积雪干旱面积占比则从22.41%增至47.11%，平均每年扩增31.25 km²。诱发不同类型积雪干旱的主导因素各异，其中，干燥型积雪干旱与温暖干燥型积雪干旱的发生与单一气候因子的变化密切相关，而温暖型积雪干旱的发生则受到多种气候因子的共同作用。研究结果为深入认识气候变化背景下新疆雪水资源的变化机制提供了科学依据，也为干旱半干旱地区水资源管理与积雪灾害防控提供了理论支持。

在青藏高原气候暖湿化的背景下，青藏铁路作为横穿多年冻土区的高原铁路，其周边地表水体的存在与变化会影响到铁路尤其是冻土路基的稳定性。本研究基于遥感数据，获取了2006—2021年青藏铁路周围1 000 m范围内的地表水体分布情况，并分析其时空分布特征。在此基础上，结合案例分析，探讨了青藏铁路沿线路侧积水对冻土路基变形稳定性的影响及其宏观表征。结果表明，青藏铁路周边的地表水在数量分布上以小于0.5 hm²的水体为主，且地表水的分布方向主要是在铁路的东南—西北方向。从时间变化上来看，地表水体的数量主要呈现增加趋势，由2006年的1 809个增至2021年的2 170个，数量增加了19%。水体面积同样具有扩大趋势，大于2 hm²的水体在数量占比上由6.91%增加至7.74%。此外，案例分析表明，路侧积水会对冻土路基的变形稳定性产生显著影响。多年冻土层、地表积水和路基三者之间可能会形成一定交互作用，工程扰动和气候变化均会导致路基下伏多年冻土层的退化，进而导致地表积水的产生，而地表积水又会进一步促进多年冻土层的退化，使路基产生更为严重的沉降，而当路基单侧附近存在积水时，路基可能会产生严重的不均匀沉降。因此，需要重点管控路基周边积水问题。本研究可为青藏铁路工程运维提供数据与案例支撑。

水资源对于“碳达峰、碳中和”目标的实现具有重要意义，根据共享社会经济情景（SSPs）下中国地区碳排放达峰时间，将SSPs分为“双碳”路径和“高碳”路径。本文利用双碳路径（SSP1-2.6和SSP2-4.5情景）下CMIP6中的7个GCMs气候模式数据及SWAT水文模型，开展了2021—2060年大通河流域气候要素及水文要素变化预估。结果表明：双碳路径下，2021—2060年大通河流域呈暖湿化趋势，平均气温较基准期（1995—2014年平均值）分别上升1.4 ℃、1.7 ℃，年降水量分别增加7.4%、6.9%，降水量在冬季和春季的增多幅度明显高于其他季节。SSP1-2.6、SSP2-4.5情景下，未来40年大通河流域年平均流量分别增加3.6%、5.7%；两种情景下大通河流域在21世纪各年代流量均增加，其中2020s、2030s流量增幅小于2040s、2050s流量增幅。SSP1-2.6、SSP2-4.5情景下大通河流域2021—2060年7—9月流量减幅在1.6%以下，其余各月流量增幅为0.1%~1.0%。未来40年枯水期（2—5月）极端丰水流量有所增加，增幅在0.6%~8.2%之间，其余大部时段均减少。两种情景下大通河流域2021—2060年3月、6—9月极端枯水流量较基准期增加，增幅为2.1%~9.2%；其余时段极端枯水流量减少，减幅为0.8%~8.3%。研究成果为大通河流域生态环境保护、水资源合理配置提供科学依据。

积雪数据对气候变化、水循环过程、灾害评估等方面的研究有重要意义，然而就目前而言，在空间上获取准确的积雪数据仍是一个挑战。再分析数据融合了遥感、模型模拟和观测数据，为获取准确的积雪空间数据提供了可能性，但其在区域的适用性有待评估。本研究以MODIS积雪覆盖数据集和实测雪深数据为参考，对ERA5-Land再分析积雪覆盖和积雪深度数据在新疆地区的适用性进行评估。结果表明：（1）2000—2020年ERA5-Land逐日积雪覆盖数据在新疆地区与MODIS数据具有很好的一致性，相关系数为0.95；系统性偏差较小，均方根误差和平均偏差分别为5.81%和-1.34%。 （2）ERA5-Land显示新疆地区稳定积雪区分布在北疆和高海拔地区，但其稳定性积雪覆盖范围较小，对稳定积雪覆盖存在低估现象。ERA5-Land和MODIS的积雪开始日期、积雪结束日期和积雪持续日数在新疆地区的时空变化趋势相似：积雪开始日期呈现不显著推迟趋势，积雪结束日期呈现不显著提前趋势，积雪持续日数呈现不显著缩短趋势。 （3）除天山大西沟站外，ERA5-Land逐日雪深数据与其他站点观测数据均存在较高的一致性，相关系数在0.42~0.94之间，从平均偏差来看，ERA5-Land雪深数据在新疆存在高估现象。本研究将在全球气候变化背景下，为新疆地区积雪水文模拟中ERA5-Land数据的应用选择提供科学依据。