慕士塔格地区位于青藏高原西北部，常年受西风影响。为了更清楚地认识西风水汽来源和局地蒸发过程对区域水循环过程的影响，利用2017年7月26日—2017年11月6日和2018年7月30日—2018年12月10日在慕士塔格西风带环境综合观测研究站的监测数据，分析了地表大气水汽氢氧稳定同位素组成和相关局地气象要素的变化特征及其相关关系。研究发现：慕士塔格地区水汽中δ18O、d-excess与局地温度和比湿呈现明显的小时变化、日变化和季节变化；水汽δ18O值与温度的显著正相关关系在不同时间尺度稳定存在；在小时和日尺度上，水汽δ18O值与比湿呈现对数关系；后向轨迹追踪表明，西风将西伯利亚和北大西洋及慕士塔格周围地区的水汽传输至观测站点；当水汽自地中海和北大西洋长距离传输至慕士塔格时，水汽δ18O显著降低可达约7‰，d-excess会显著增大；该地区水汽稳定同位素组成的季节变化特征与降水稳定同位素组成的季节变化特征一致。研究内容初步揭示了青藏高原西风传输水汽稳定同位素变化的主要影响因素，可为区域水循环研究提供必要数据和关键认知，有助于理解西风控制区冰芯稳定同位素记录的气候意义。
为探讨云量对冰川表面能量平衡（SEB）的影响，利用架设在老虎沟12号冰川（简称12号冰川）消融区（4 550 m a.s.l.）的自动气象站资料，结合能量平衡模型计算各能量分量并分析其季节变化，通过云量参数化方案获取云量因子并量化其对冰川表面能量收支的影响。结果表明：净短波辐射为冰川表面主要的能量来源（92%），净长波辐射为主要能量支出（61%），二者均受云量影响，但云的短波辐射效应更强（-37 W?m-2）。云量通过影响辐射收支和湍流通量进而影响冰川表面能量收支，随云量的增加，冰川表面获得的能量减少，冰川消融速率降低。与其他区域的冰川表面能量收支对比，除地理位置、反照率、气温等因素外，海拔和云量的影响也非常显著。
在气候变暖背景下，北半球多年冻土呈现不同程度的退化趋势，冻土升温、活动层增厚、地下冰消融改变了区域工程地质条件、地形地貌，不仅对寒区环境和工程稳定性造成潜在的威胁，还影响着这些地区的气候、水文和生态过程。因此，准确评估和预估多年冻土热状况的变化具有重要科学和实践意义。现有用于模拟多年冻土热状况的各类模式重点考虑了近地表温度场变化对多年冻土的影响，主要集中于对气温和浅表层物理过程和参数化方案等改进和优化，而对于下边界条件设置对多年冻土热状况模拟的影响少有讨论。基于一维热传导冻土模型，以五道梁地区的多年冻土为研究对象，通过设置不同的下边界方案进行模拟实验，定量评估百年尺度气候变化下不同下边界条件对多年冻土温度场变化数值模拟的影响。结果表明：近地表层（<3 m）的温度场完全由年际气候变化决定，浅层（3~15 m）及中层（15~30 m）的多年冻土温度场受下边界条件的影响逐渐显著，深层（>30 m）的地温对百年尺度气候变化的响应不仅与气候变化的幅度有关，还与多年冻土相变热的多少有直接的关系。下边界条件不恰当的设置方式会对大尺度的气候变化下多年冻土消融程度的计算造成较大的影响，进而可能对深层地温乃至多年冻土区面积变化造成严重的误判。因此，开展百年尺度多年冻土温度场变化模拟时，应采用深层或多年冻土底板以下融土层的稳定地热流作为下边界条件。
基于人与自然耦合视角，辨识社会-生态系统脆弱性是区域可持续发展研究的核心议题和前沿领域。依据社会-生态系统和脆弱性经典范式VSD模型（Vulnerability Scoping Diagram），利用显式空间脆弱性指数和致脆因子诊断模型分析了2004—2016年肃南县社会-生态系统脆弱性的变化趋势及其致脆因子。结果表明：该县社会-生态系统的暴露度指数介于0.374~0.725，整体呈先降，再升，后降的趋势。敏感性指数和适应性指数均呈持续波动上涨趋势，脆弱性指数由2006年的0.327持续上升至2014年的1.081后，又下降至0.440。该县社会-生态系统脆弱性的潜在风险和致脆因子主要来源于系统的暴露度，牲畜密度、人均GDP、植被覆盖度是影响系统暴露度涨落的潜在风险因素，退牧还草工程及财政支出支持力度是社会-生态系统脆弱性提升的关键致脆因素。未来肃南县应放缓经济发展增速，提高第三产业GDP比重、加大财政支出力度、推进落实草原生态保护政策及其可持续治理长效机制，以降低社会-生态系统脆弱性的风险。
滑雪场的积雪条件是评价其盈利能力的关键指标。通过积雪模型准确地模拟滑雪场积雪条件对评估滑雪旅游目的地的气候风险具有重要意义，积雪模型亦可为滑雪场的造雪量和造雪时间提供科学依据。首先简要概述了滑雪场积雪模拟的发展趋势，介绍了具体的模拟方法。分析发现，应用于滑雪场积雪模拟的模型从早期的经验线性模型发展为简化的物理模型，再到精细的能量平衡模型；从仅模拟自然积雪发展为结合自然积雪和人工造雪，再到细致的考虑雪道维护过程。依据对自然积雪、人工造雪和雪道维护模拟方法的不同，滑雪场的积雪模拟方法可以简单的分为两类：单点或半分布式模拟和分布式模拟。单点或半分布式模拟将滑雪场作为一个点进行研究或等间隔地选取滑雪场多个海拔带进行模拟输出平均结果，通常采用简化的能量平衡模型和基于度日因子的概念模型，以简化的假设来解释人工造雪和雪道维护过程，以相对粗糙的方式表示雪的物理性质。分布式模拟在网格或雪道上划分出来的小单元尺度上对滑雪场积雪进行模拟，采用精细的多层能量平衡模型，详细描述了滑雪场的基础设施、人工造雪和雪道维护过程。由于我国大部分地区自然积雪资源匮乏，积雪模型在我国滑雪场地应用时需重点考虑人工造雪。在雪道人工管理模式方面，一些在欧美滑雪场广泛应用的规则照搬至我国滑雪场可能会出现较大误差。最后，考虑到对滑雪场积雪进行模拟时不需要非常详细地描述雪层内部物理过程，简化的分布式融雪模型更适合用于滑雪场的积雪模拟。
硅（Si）是硅藻等海洋生物必需的营养元素，在海洋生态系统和碳循环方面扮演着重要角色。在全球变暖背景下，冰川加速消融，融水径流量快速增加，流域硅酸盐风化作用逐渐增强，导致大量Si元素随着融水释放出来并进入下游，很可能影响陆地与海洋生态系统生产力、碳循环并反馈气候变化。当前与冰川消融有关的Si释放及其影响研究已成为国际热点科学问题之一。通过回顾冰川径流中Si浓度及其δ30Si的最新研究成果，分析了Si浓度的空间变化特征，发现冰川径流的Si浓度受采样方法、径流量、基岩特征等因子的共同影响。在总结该领域现存问题的基础上，认为未来急需加强冰川径流Si的野外监测，综合利用多种同位素手段来厘清冰川径流Si的迁移转化过程和输移规律，评估因冰川消融而进入下游生态系统的Si通量，进而为冰川Si的生态及气候影响评估提供科学指导。
以长江源各拉丹冬为研究区，针对该地区地物特点，选取了1986—2015年间云量较少、成像质量较高的相关卫星影像作为数据源，在充分了解环境特征与影像特点的基础上，基于“波段阈值比值法”，通过人机交互调整阈值，对大范围冰川区域进行快速边界提取，并基于提取结果，结合数字高程数据、气象数据等相关数据展开了分析。结果表明：1986—2015年间研究区冰川面积减小92.06 km2，减少速率为0.33%·a-1；其中1986—1994年、1994—2001年、2001—2009年、2009—2015年分别减少32.95 km2、27.37 km2、13.11 km2和18.63 km2，减少速率分别为0.47%·a-1、0.41%·a-1、0.17%·a-1和0.34%·a-1。同时，依据空间组织方式进行了研究区冰川变化的分区分析，结果表明在不同分区、不同规模上该地区冰川变化呈现出不同的趋势；部分区域内冰川的降级、分裂现象较为明显，对不同等级规模冰川的变化趋势有一定影响。研究区冰川面积的坡向变化以东南向退缩最剧烈，西向增加最多。典型冰川方面，岗陇加玛冰川2001—2009年为面积退缩最为剧烈，1994—2001年面积略有增加。研究时段内冬季降水量逐年减少，不足以弥补因为气温升高导致的快速消融。
三江源地区是我国重要生态安全屏障，冻土是其高寒生态系统的重要组成部分，冻土的变化深刻影响高寒生态系统固碳及水源涵养。基于英国东英吉利大学（University of East Anglia，UEA）气候研究中心（Climatic Research Unit，CRU）月平均气温再分析资料，利用线性倾向法和滑动平均法并结合GIS空间分析和制图，计算并分析了三江源地区1901—2018年冻融指数变化趋势及其空间分布特征。结果表明：三江源地区冻结指数在1901—2018年整体以-1.1 ℃·d·a-1的斜率呈波动减少趋势，经历了三个波动变化阶段：1901—1943年的下降（-3.4 ℃·d·a-1）、1943—1966年的升高（8.8 ℃·d·a-1）、1966—2018年的再次下降（-4.3 ℃·d·a-1）。融化指数与冻结指数的变化相反，整体以0.34 ℃·d·a-1的斜率呈波动上升趋势，呈现升高（1901—1943年，3.3 ℃·d·a-1）、下降（1943—1981年，-3.1 ℃·d·a-1）、再次升高（1981—2018年，2.9 ℃·d·a-1）的趋势。在空间分布上，自西向东随海拔和多年冻土连续性降低，冻结指数由3 400 ℃·d递减到600 ℃·d，融化指数由接近0 ℃·d增加到1 800 ℃·d。长江源区冻结指数最大，融化指数最小；黄河源区冻结指数最小，融化指数最大。研究成果可为三江源地区冻土变化及其对高寒生态环境的影响研究提供科学借鉴。
开展北极雪冰中汞分布特征及其来源的探究，不仅可以丰富冰冻圈汞生物地球化学循环的认识，而且对评估北极环境中汞的潜在暴露风险具有现实意义。在2017年4月至5月对美国阿拉斯加的积雪进行大范围样品采集，探讨了该区域积雪中汞的空间分布特征及其成因、汞的沉降后过程以及潜在来源分析。研究表明：积雪中汞的空间分布受大气汞亏损事件（AMDEs）及人为源的共同影响，毗邻北冰洋海岸（如巴罗）积雪中总汞（THg）浓度较高，接近人为源的山地表层雪中THg浓度较高。巴罗雪坑中THg浓度随深度增加呈下降趋势。积雪中主要阴阳离子与THg的相关性分析表明，阿拉斯加积雪中THg的空间分布可能主要受北冰洋海盐气溶胶以及人类活动的影响。
土壤冻融特征曲线（SFTC）可以描述冻融过程中未冻水含量随负温的变化关系。准确刻画土壤冻融特征曲线对土壤的冻融过程及相关的水热耦合运移研究至关重要。以往研究中土壤冻融特征曲线适用范围较窄，无法满足实际需要。通过类比水分特征曲线，考虑初始含水量和溶质浓度对未冻水含量的影响，提出了一种新的冻融特征曲线模型，经广泛的文献数据验证表明，新模型能准确拟合观测数据，平均纳什效率系数高于0.95。与另外五种土壤冻融特征曲线模型相比，新模型在不同质地、初始含水量、溶质含量的土壤中表现良好。此外，敏感性分析显示，影响模型性能的主要因素为土壤自身物理特性、土壤溶质浓度以及残余水含量。新模型及研究结果有助于更好地理解土壤冻融过程中的水热传输过程，可为气候变化条件下冻融区生产建设和环境研究奠定坚实的理论基础，并为寒区工程相关数值模拟提供参考。
冻胀丘是土层中水分向冻结锋面大量迁移集聚，并且冻结膨胀使地面隆起呈丘状的一类冰缘地貌。冻胀丘的本质特征是存在纯冰核或高含冰地层，冻胀丘地表的隆起高度即代表了地下冰层的累计厚度，在工程建设中一般采用避让措施。在我国冻土区公路建设中，过去尚未遇到道路穿越冻胀丘的先例，正在建设中的青海省共和-玉树高速公路（简称共玉高速）在玛多县多格茸盆地横跨几个冻胀丘，对公路建成以后安全运营造成潜在威胁。以共玉高速建设里程K430+070处道路所跨的冻胀丘为例，基于地温监测数据和冻胀丘钻探资料，探讨公路建设对冻胀丘下覆冰层的影响及由此带来的路基稳定性问题。监测发现目前路基下多年冻土上限已经下降至冻胀丘高含冰地层位置，由于沥青路面的强吸热性，未来冻胀丘路段将发生持续沉降。如果多年冻土完全融化，该段路基有可能发展成热融湖塘。
风流场对于局地条件下地-气能量交换过程与强度影响显著，同时也是多年冻土区对流调控类冷却路基的关键环境边界。结合现场监测与数值模拟，对高海拔冻土路基周边风流场进行特征区划研究并考察路基高度的影响。结果表明：坡前扰动区为低风速区，3 m路基高度条件下迎风坡坡脚0.5~2.0 m高度范围内风速约为环境风速的30%。路基上部为高风速区，迎风坡路肩风速明显大于环境、路面中部及背风坡风速。背风坡坡后扰动区为低风速区，靠近坡脚区域受气流辐散效应作用形成涡旋区，整体风速仅为环境风速的30%。涡旋区水平范围随路基高度增加呈线性增加，3 m路基高度条件下涡旋区水平范围约为12 m。分离式路基即两幅路基并行条件下，受前幅路基影响后幅路基坡前风速下降明显，以两幅路基坡前风速差值不超过环境风速的10%（0.35 m·s-1）为标准，3 m路基高度条件下两幅路基最小间距为60 m。因此，在路基工程的修建过程中为减少路基间的遮挡所造成的两幅路基间的对流换热强度差异，分离式对流换热类冷却路基的现场修建间距应不低于60 m。
路基高度是影响冻土路基工程热力稳定性的一个重要指标。同时，不同高度的路基对其周边风场的扰动也将不同，进而影响到局地的地-气能量交换过程。为揭示不同高度路基对其周边风场特征的影响规律及程度，基于风洞实验，研究了3种环境风速条件下青藏高原典型高度公路路基周边风场分布特征，并进行了量化分区。结果表明：路基坡前为流场减速区，不同高度情况下路基坡前减速区水平范围差异显著。10 m·s-1环境风速条件下，3、4和5 m高路基坡前减速区水平范围约为1.8、2.2和2.5倍路基高度（H）。在路基坡前减速区0.3~1.1 m高度范围内，随环境风速增加，同一水平高度流场在靠近路基过程中风速的变化率呈下降趋势。路基上部为流场加速区，路肩处风速增长幅度与路基高度呈正相关。路基坡后为低速回流区，路基高度越大，低速回流区水平范围越大，10 m·s-1环境风速条件下，3、4和5 m高度路基坡后低速回流区水平范围分别约为2.0H、3.0H和4.1H。低速回流区后，流场逐渐恢复到初始运动状态，其消散恢复区水平范围与环境风速密切相关，但与路基高度关系不显著，10 m·s-1环境风速条件下，3、4和5 m高度路基坡后消散恢复区水平范围均约为9.8H。通过考虑路基高度对其周边风场分布的影响，可为块石、通风管、热管等冻土路基结构的设计和布局优化提供参考。
冻融循环作用可通过影响寒区土体结构致使基础设施发生破坏，而导致工程失稳宏观现象的根源来自于冻融作用改变了土体的微观结构。为探索冻融作用下土体微观结构变化规律，将富平黄土作为研究对象，分别对其进行0、4、6、8、10、50、100次冻融循环下的电镜扫描观测试验，得到对应次数下的微观照片，对其从颗粒形态、连结方式、排列形式对孔隙的影响三方面进行分析，并且将微观照片中出现的颗粒接触方式以几何模型的方式进行归类，研究几何模型随冻融循环次数增加后的变化规律。结果表明：随着冻融循环次数的增加，土颗粒大小朝着均一性的方向发展，平均粒径呈先减小后增大趋势；颗粒的连结形式从面胶结为主逐渐演变为点接触为主最终再回归为面胶结为主；土体在0~6次冻融循环时孔隙率呈下降趋势，6~8次冻融循环时孔隙率快速上升，之后随着冻融循环次数的增加孔隙率逐渐减小；粒状粒子几何模型变化规律从棱边接触逐渐过渡为粒面接触，扁平状粒子几何模型变化规律从初始粒面接触为主逐渐演变为棱边接触为主，最终再演变为粒面接触。
土-水特征曲线（SWCC）在非饱和土力学中扮有重要的角色，是非饱和土力学研究的核心问题。以西北地区黄土中含有的典型硫酸钠盐为变化因素，采用滤纸法测得了兰州黄土及不同含盐量黄土状硫酸钠盐渍土的基质吸力并绘制土-水特征曲线，通过试验测试和理论分析来解释硫酸钠盐分对黄土状硫酸钠盐渍土基质吸力的影响规律，以期为工程实践提供一定的理论依据。结果表明：相同含水率下硫酸钠盐渍土的含盐量越高，基质吸力越大。以非饱和土力学理论和表面物理化学理论为基础，考虑了土中的盐分对基质吸力的毛细部分及吸附部分的影响，得到了土中含盐量与基质吸力关系的半经验公式。利用该公式计算得到不同含盐量硫酸钠盐渍土的土-水特征曲线，计算曲线与试验曲线吻合程度较高，表明该公式可以很好地描述盐渍土中不同含盐量与基质吸力的关系。
为了提高季节冻土隧道的防冻保温性能，常采用铺设聚氨酯类有机保温层的方式以防止围岩冻结，但由于有机材料在冻融循环过程中老化速度快、保温结构设计缺少科学依据等局限性，使得部分隧道在长期运营过程中反复出现冻融病害。以西藏圭嘎拉隧道为研究对象，通过建立热流固耦合计算模型，对现行保温措施的防冻效果进行分析，发现距离洞口一定长度范围内的围岩仍会发生冻融破坏。在隧道运营后第20年2月15日，距洞口5 m处断面拱顶围岩的边界温度仅为-0.91 ℃，并且该关键位置的纵向冻结长度超过500 m，严重影响隧道结构的安全。为防止此隧道出现冻害问题，提高其服役能力，拟采用新型无机建筑材料气凝胶毡对隧道的保温结构进行加固，其具有良好的保温、阻燃和耐久性能，并且铺装简便、易于操作。此外通过对不同厚度气凝胶毡条件下的围岩温度场进行多维度分析，确定了最不利时刻气凝胶毡厚度与拱顶围岩关键位置纵向冻结长度之间的关系。研究成果可为圭嘎拉隧道防冻保温优化设计提供技术支持，不仅能保障隧道结构的安全性和稳定性，也能为季节冻土隧道保温结构的设计、施工及维护提供参考依据。
受季节性气候变化和昼夜交替的影响，处于寒区的地表浅层土体不可避免地会发生冻融循环作用。冻结过程引起土体的膨胀变形，融化过程引起土体的压缩沉降变形。同时冻融交替变化会诱发渠基土的结构与物理力学性质发生显著改变，从而危害工程设施的服役性。土体所处的应力环境是影响冻融过程中土体变形发展的关键因素。为了研究不同上覆荷载条件下冻融循环过程对寒区渠基土变形与冻胀应力发展特性的影响，开展了一系列冻融循环试验。结果表明：在上覆荷载为10 kPa时，冻融循环会使土体产生膨胀变形；当上覆荷载为50 kPa或100 kPa时，冻融循环会使土体产生非常明显的固结沉降，且上覆荷载越大，沉降量也会越大。随着冻融循环次数的增加，土体在其所处的应力环境下逐渐形成相对稳定的固结结构，单次冻融过程中产生的冻胀量与融化固结量趋于相等，即冻融稳定系数趋于1。在不同上覆荷载条件下固结稳定后，保持试样两端约束的位移不变，发现土体冻融过程中产生的最大竖向冻胀应力随冻融循环次数的增加不断衰减，且冻胀应力的发展与孔隙水压力的变化具有一致性。因此，通过对恒定上覆荷载条件下冻融过程中正冻与正融界面附近孔隙水压力分布的研究，可揭示冻融过程中土体变形发展的内应力机理。
红层是一种特殊岩土，作为路基材料时，常会导致不均匀沉陷、翻浆冒泥等病害。为改善其力学性质，工程上通常掺入一定剂量的石灰（Ca（OH）2）进行改良。由于降水-蒸发的周期性变化，运营期间反复干湿循环作用对路基土的工程性质造成较大影响。基于此，结合室内无侧限抗压强度试验，研究了干湿循环作用对不同掺量的石灰改良红层无侧限抗压强度的影响。结果表明：在最佳含水率下，石灰改良红层的无侧限抗压强度随石灰掺量的增加而增大；干湿循环作用对改良红层无侧限抗压强度的影响与石灰掺量有关，石灰掺量较低时，改良红层的抗压强度随干湿循环次数的增加而减小，石灰掺量较高时，改良红层的无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加而显著增大；未改良红层塑性较大，试样均为塑性鼓胀破坏，掺入石灰后，红层强度增大，脆性增强，呈脆性剪切破坏，经历干湿循环作用后，石灰改良红层试样呈多缝锥形破坏。
2019年7月16日，位于舟曲—化马深大活动断裂带的舟曲县牙豁口发生滑坡，滑坡长1 920 m，宽50~190 m，体积212×104 m3，为典型的推移式大型长条状断层破碎带堆积层滑坡。滑坡自上而下沿原老滑道分级分块逐步发育形成，滑动历时近50天，最大滑距500 m，滑坡破坏X414县道、养鸡场等，并使岷江呈半堵塞状态，影响汛期行洪安全。通过现场调查、监测、无人机测量、岩土试验和收集历史滑坡资料，对牙豁口滑坡形成的地质环境、滑坡发育历史、滑坡分级分块特征、滑动过程和成因进行了系统研究。牙豁口滑坡分为上、下相对独立的两级滑坡。上级滑坡又可分为南支滑块和北支滑块两部分，在老滑坡的基础上长期孕育发展，上级滑坡北支滑块在2013年前就已活动，2019年7月16日上级滑坡南支滑块开始剧烈滑动，并推挤北支滑块前部一同复活滑动。上级滑坡约10×104 m3滑体下滑加载于下级滑坡，下级滑坡于7月24日由上向下逐步扩展变形和滑动，下级滑坡又可分为上、中、下三段滑体，滑坡前缘于8月10日达到岷江边，使岷江呈半堵状态。牙豁口滑坡总体具有孕育历史悠久、滑动历时长、滑动速度较低、分级分块差异性滑动的特点。长期活动的深大断裂带及凹槽状地形、软弱易滑的灰黑色风化破碎炭质板岩、地下水和大气降水的强烈作用、两侧崩滑体的堆积加载是滑坡发生的主要原因。
全球范围内高海拔或高纬度山区（以下简称高山区），尤其高山冰川冻土急剧消退地区，广泛发育泥石流灾害。在全球气候变暖的大背景下，高山区泥石流的现实危害和潜在风险日渐凸显。与其他环境条件下泥石流过程主要由降雨激发不同，高山区泥石流的暴发多受降雨和温度条件的共同影响，其形成机制更为复杂，预测预警十分困难，因此加强高山区泥石流研究具有重要的科学价值和实践意义。通过述评近期高山区泥石流起动研究的主要进展，包括泥石流暴发与气象条件的关系，典型高山区泥石流事件成因，冰川冻土体消融破坏机制，以及冰碛土泥石流起动特征，认为未来高山区泥石流研究应加强高时空分辨率气象数据获取和物源动态变化分析研判，并从动力学机制层面进一步明晰高山区泥石流起动条件和发育过程。
以疏勒河源区为研究区，自2018年12月至2019年11月分别采集河水、泉水和雪样样品44个、4个和7个，综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值法定性分析不同水体水化学特征及控制因素，利用质量平衡法（正向地球化学模型）量化不同来源对不同季节河水水化学成分的贡献率。结果表明：疏勒河源区不同水体水化学特征存在差异，TDS含量为泉水>河水>冰川融水>雪水，河水水化学类型冬季为HCO3--Mg2+?Ca2+型，春季为HCO3--Ca2+?Mg2+?Na+型，夏、秋季均为HCO3--Ca2+?Mg2+型，泉水和雪水分别为HCO3--Ca2+?Mg2+型、HCO3--Ca2+型；受多种因素共同影响，不同季节河水主离子时空变化均存在差异；河水和泉水水化学组成受岩石风化作用控制，主离子来源于以白云石为主的碳酸盐岩风化、硅酸盐岩风化和盐岩、石膏、硫酸盐矿物等蒸发岩溶解；正向地球化学模型计算结果表明冬春季河水阳离子主要来源于硅酸盐岩风化溶解，夏秋季碳酸盐岩对河水阳离子贡献率大于硅酸盐岩，总体河水阳离子主要来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩风化。
为了解雅鲁藏布江流域汛期极端降水的变化规律，推算一定重现期的极端降水量分位数，通过百分位法、Hill图法、年交叉率法选取阈值，借助广义帕累托分布函数（GPD）对流域极端降水频率进行了分析。结果表明：99百分位时的阈值为流域内各站点的最佳阈值，且各站点超阈值序列通过了M-K的平稳性检验，无明显突变。拟合效果通过K-S检验，各站点拟合的极端降水理论频数和实测频数基本相符。尺度参数的大值区位于流域下游，表明该地区的极值波动大；形状参数正值区位于流域中上游地区，说明发生破纪录降水事件的概率较大，拟合结果与实际观测一致。从5年一遇和10年一遇的极端降水值来看，雅江流域除拉孜站外，其他地区降水极值均超过30 mm，日喀则地区的降水极值达50 mm；各地区20年一遇和30年一遇的降水极值增长的非常缓慢。通过与实际极端降水值对比分析得出，GPD拟合计算出的重现期水平基本符合实际，即具有一定的合理性。
为了了解天山乌鲁木齐河源1号冰川（简称乌源1号冰川）空气及气溶胶中可培养酵母菌的多样性、系统发育、空间分布及其与冰川生境酵母菌的关系，在乌源1号冰川西支3个海拔梯度位点收集空气气溶胶，采用4种培养基分离空气源酵母菌，根据菌落形态和显微镜镜检细胞形态初步分组，采用MSP-PCR指纹分型和rRNA基因间隔序列（ITS）确定酵母菌菌株的系统发育和分类地位，并分析了空气源酵母菌群落的多样性及空间分布特征。研究表明：从乌源1号冰川的表面空气共分离414株酵母菌，全部隶属于担子菌门（Basidiomycota），MSP-PCR指纹分型划分为53个基因型，代表菌株ITS基因测序结果显示隶属于9属28种，其中24种为伞菌亚门（Agariomycotina）成员，4种属于柄锈菌亚门（Pucciniomycotina），其中Holtermanniella、Vishniacozyma、Filobasidium、Dioszegia为优势酵母菌属。有6株酵母菌最适生长温度为16~18 ℃，为嗜冷菌，其余24株为耐冷菌，最适生长温度为22~25 ℃。Holtermanniella festucosa与Vishniacozyma victoriae为冰川空气广布的优势酵母菌种（22.22%、16.91%），其他大多为来自周边生境的耐冷酵母菌，在冰川生境均有分布。此外，在小幅度的海拔梯度上，3个海拔高度的空气酵母菌群落结构有所不同，但多样性指数没有显著差异。冰川生境酵母菌来源与其周边空气酵母菌密切相关，但以Holtermanniella属为代表的空气源优势酵母在冰川生境不能分离，说明冰川的严酷条件对外源微生物具有明显的选择作用。
生物结皮是高寒地区地被层的重要组分之一。其作为地表特殊的结构层，能够改变地表结构及土壤理化属性，从而影响冻土环境。迄今为止，关于青藏高原高寒生态系统中生物结皮对土壤理化属性的影响尚不清楚。以青藏高原高寒冻土区生物结皮为研究对象，初步研究了生物结皮的特征及其对土壤理化属性的影响。结果表明：生物结皮在高寒草甸退化过程中广泛发育，主要以藻结皮为主，其盖度可达37.3%~51.7%，结皮层平均厚度为12.6 mm。由于生物结皮的发育，高寒地区5~20 cm土层粉粒含量有所增加，但差异不显著，而结皮层土壤田间持水量相比于裸地表层（2 cm）增加了10%~40%，结皮层容重较裸地降低了30%；两种类型藻结皮均显著增加了结皮层及其下0~20 cm土层土壤有机质，而深色藻结皮增加了结皮层及其下0~20 cm土层土壤全氮含量，浅色藻结皮仅增加了结皮层土壤全氮含量，对其下0~20 cm土层土壤全氮含量没有显著影响；生物结皮对土壤pH没有显著影响；生物结皮是高寒生态系统植被退化过程中的关键环节。研究结果为揭示生物结皮在高寒生态系统中发挥重要生态功能提供依据。
林下地被物持水量的准确计算对生态环境脆弱的寒区水文功能的模拟和预测尤为关键。本研究以青藏高原北麓的祁连山典型流域为研究区，对原状和散状两种采样方法下，青海云杉林下苔枯层（苔藓与枯落物形成的层状结构）持水特征参数的差异进行分析，探讨不同采样方法在林下苔枯层水文特征研究时的影响。本研究中原状样本采用PVC管取样，散状样本采用尼龙网袋取样，获得2 596个实验数据。研究发现平均厚度为14.3 cm的原状苔藓与苔枯样本最大持水量分别为2.29 kg·m-2与5.42 kg·m-2，最大持水率分别为2 071%与890%，散状苔藓最大持水率为610%。苔枯层与苔藓层的最大持水量差异显著，苔枯层相比苔藓层具有更好的保水功能，林下地被物水文特征量化时应区别对待；相比于原状样本，散状采样方法下苔藓层的最大持水率被低估近70.5%，即在散状采样方法下，林下苔藓层的最大持水率会被严重低估；地被物脱湿曲线为幂函数，蒸发时长为4.8~5.6 h，关键参数的估算对于地被物水分蒸发过程的模拟和预测具有重要参考价值。不同采样方法对地被物持水量的估算差异显著，实践中应根据实验目的和研究对象，选择合适的采样方法。
以青藏高原多年冻土区高寒沼泽化草甸为研究对象，采用雪栅栏诱导方式模拟积雪厚度增加，结合植物地上、地下根系以及土壤养分变化，分析了高寒沼泽化草甸对积雪厚度增加的响应。结果表明：积雪厚度增加后，0~20 cm浅层土壤温度和水分含量增加；植物群落高度和土壤表层0~10 cm根系生物量显著增加，植物群落组成和地上生物量没有变化；地下0~20 cm土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）总储量降低，根系中C、N、P储量增加；土壤表层0~10 cm总N∶P比显著增加，但是有效磷含量在0~10 cm和10~20 cm土层均显著增加。可见，积雪厚度增加并不影响沼泽化草甸植物群落的组成和地上生物量，仅增加植被高度；增加土壤表层总N∶P比意味着积雪厚度增加可能会减轻沼泽化草甸土壤中氮限制，从而减缓沼泽化草甸的氮匮乏状况。结论可为高寒生态系统响应积雪变化研究提供样地尺度的观测数据，并为冰冻圈生态系统应对未来气候变化的模型估算提供数据支撑。
多年冻土地区天然气资源丰富，资源勘探开发和天然气外输管道建设日益受到重视。温带地区传统、常规的天然气管道设计、施工、运维方法、技术在多年冻土区遇到很大的挑战。因此，以管道工程设计者的角度，总结多年冻土区天然气管道的设计、施工和项目风险管理3个大项14个子项关键技术，主要包括管土水、热、力耦合系列的管输气冷却技术和传热计算技术，材料、应力系列的管道断裂控制技术和基于应变的管道设计技术，公用配套系列的连续多年冻土接地技术、不连续冻土区阴极保护技术、冻土区站场基础、管道支撑设计技术和建筑物模块化和设备撬装化技术，施工系列的特殊施工装备、冰雪公路修建、低温焊接和焊缝100%检测技术，以及自然环境、社会人文和技术等风险管理技术。希望能够为北极、高山和高原多年冻土区天然气管道建设提供新思路。
冻土开挖困难、破碎效率低是高寒地区工程建设、地基施工等面临的技术难题。冻土机械切削破碎是冻土开挖的主要方法，其机理研究是提高冻土破碎效率的前提和基础。首先总结了温度、含水率、围压等对冻土复杂力学特性的影响，进而调研分析了冻土机械切削破碎的典型切削力学模型，发现冻土切削机械破碎模式不仅与冻土力学特性密切相关，也与切削参数和刀具结构直接相关，冻土切削过程中存在着最优的切削前角（30°~60°），且深切削和浅切削时冻土内部受力方式存在差异也会导致破坏形式的不同；温度、含水率、围压所造成的冻土力学性能变化会直接导致冻土破坏过程和切削破碎机理的改变，冻土强度随着温度降低表现出先升高然后保持稳定的特性，随着含水率升高呈现出先升高后降低的趋势，冻土破碎存在脆性、塑脆过渡及塑性等不同破坏形式。通过系统总结冻土切削破碎机理研究进展，进一步明确了冻土力学性质主要影响因素、变化特点及其切削破坏损伤特征，为冻土机械切削破碎的切削参数和切削具结构优化提供了设计依据。
积雪积累和消融过程是冰冻圈水文模型的重要组成部分，利用多源遥感数据对水文模型模拟的积雪分布和深度进行评估是进一步增强融雪过程模拟的物理基础，也是提高模拟可靠性的重要手段。基于2002—2013年疏勒河上游山区流域MODIS地表反射率数据集和中国雪深长时间序列数据集，对VIC-CAS模型模拟的逐日积雪覆盖度和雪深进行了综合评估。结果表明：从不同降雪年份来看，VIC-CAS模型可以较好地模拟多雪年（2008年）疏勒河上游山区流域积雪的覆盖度，在平雪年（2004年）和少雪年（2013年）模型模拟精度相对较低。从不同海拔的模拟结果来看，在流域占比最高的4 000~5 000 m高程带精度最高，2 000~3 000 m高程带精度最低；对比模拟雪深与中国雪深产品发现，多雪年的一致性较高，平雪年和少雪年的一致性较低。这表明VIC-CAS模型对疏勒河上游日尺度的积雪覆盖度和雪深的模拟精度相对较低，特别在低海拔处和薄雪情况下，其原因可能是对积雪再分布和风吹雪过程的模拟算法和参数化存在较大的不确定性，需要进一步改进。
研究黄河源区植被覆盖度时空变化对于深入理解青藏高原多年冻土区在气候变化和人类活动双重作用下的植被响应，以及为黄河源区生态环境保护和治理提供决策具有重要的意义。以陆地卫星（Landsat）影像为主要数据源，利用多端元混合像元分解模型（Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis，MESMA），完成了1996—2015年黄河源区4.4万km2、7个时相的植被覆盖度提取，并基于转移矩阵和一元线性回归趋势法分析了植被覆盖度变化情况。结果表明：黄河源区东南部植被覆盖度较高，西北部植被覆盖度较低，且植被覆盖度在空间上由东南向西北呈递减趋势。1996—2004年植被覆盖度整体呈下降趋势，2004—2015年植被覆盖度呈增加趋势。1996—2015年植被覆盖度呈增加趋势的区域占57.25%，基本不变的区域占16.02%，植被覆盖度呈下降趋势的区域占26.73%。植被覆盖度下降的主要原因是黄河源头及一些河谷地带、环湖地区受人类影响较大，且东南部海拔较低地区受到过度放牧的影响。尽管黄河源区1996—2015年植被覆盖度总体呈改善趋势，但毒杂草的面积也由1996年的16 060 km2增加到2015年的22 942 km2，20年间增加了6 882 km2，毒杂草面积的增加对黄河源区局部地区畜牧业的发展有不利影响。
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