全球变暖对北半球多年冻土的影响日益显著，多年冻土退化是现代冰冻圈中与气候变化相关的最紧迫问题之一。本研究基于15种不同地球系统模式（ACCESS-CM2、ACCESS-ESM1-5、BCC-CSM2-MR、CanESM5、CESM2、CESM2-WACCM、EC-Earth3、FGOALS-f3-L、IPSL-CM6A-LR、MIROC6、MPI-ESM1-2-HR、MPI-ESM1-2-LR、MRI-ESM2-0、NorESM2-LM、NorESM2-MM）的CMIP6土壤温度数据，分析了未来不同排放情境（SSP126、SSP245、SSP370和SSP585）下北半球多年冻土面积和活动层厚度（ALT）的时空格局，重点解析了影响ALT变化的主要环境驱动因子。结果表明：各地球系统模式（ESM）对ALT的模拟能力差异显著。基于性能最优的4个ESM（MPI-ESM1-2-LR、ACCESS-ESM1-5、MPI-ESM1-2-HR和BCC-CSM2-MR）分析发现，2015—2100年间，高排放情境（SSP370、SSP585）下多年冻土面积减少速率显著加快，SSP585情境下冻土面积消退...

【目的】干涉合成孔径雷达测量(InSAR)技术近年来被广泛用于反演活动层厚度（ALT），然而现有研究较少考虑冻融对地表形变和土壤孔隙水热变化的影响，因此，本文构建了考虑土壤水热变化的ALT反演模型。【方法】使用InSAR技术和CNNBiLSTM-AM模型得到地表参数，顾及冻融驱动下活动层的变形和土壤孔隙及水分的变化构建了活动层厚度反演模型。首先，通过SBAS-InSAR技术提取研究区垂直向地表形变。然后，构建CNN-BiLSTM-AM模型，使用卷积神经网络（Convolutional Neural Networks, CNN）对多源遥感数据特征提取，采用双向长短期记忆网络（Bi-directional Long Short-term Memory,BiLSTM）对提取特征进行预测，添加多头自注意力层（Attention Mechanism, AM）提高模型对关键信息的提取，得到多特征约束下的土壤含水量预测值。最后，以垂直向地表形变作为表征活动层的主要参数，构建基于土壤孔隙比和土壤含水量的活动层厚度反演模型，得到兰新高铁冻土区活动层厚度的时空分布。【结果】模型估计值与俄博岭实测数据验证的...

基于静钻根植桩结构特点，利用ABAQUS建立三维有限元模型，开展静钻根植桩在冻土区的桩基承载特性数值模拟研究，分析竖向荷载下桩基荷载传递机理，讨论桩周冻土温度、桩周水泥土厚度和水泥土黏聚力对竖向承载特性的影响。结果表明，水泥土外壳是桩基承载力的关键，其竖向应力变化复杂；水泥土扩大头底部竖向应力较顶部增大了43%左右；竹节上下部位会发生应力突变，水泥土外壳竹节凹陷处下部较上部应力平均增大27.5%。桩周冻土常温与负温条件下桩基承载特性具有一定差异；桩周水泥土厚度应介于100 mm到0.5倍预制芯桩桩径之间；水泥土黏聚力在300 MPa左右对桩基承载力最有利。

冻土活动层厚度（Active Layer Thickness,ALT）的变化是反映青藏高原多年冻土发育情况及其状态的一个重要指标，监测活动层厚度变化对寒区景观稳定发展、碳循环等方面具有非常重要的意义.由于合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）技术具有大范围、高精度、高时空分辨率等优势，近年来逐渐被用于反演活动层厚度.已有研究中基于InSAR和土壤一维热传导模型的活动层厚度估计方法，没有充分考虑到冻土中土壤水分对流引起的热量传递.因此本文提出了基于InSAR时序形变及土壤热传导-对流模型的活动层厚度估计方法，利用土壤热传导-对流模型建立InSAR探测的最大融沉形变与最高地温之间的滞后时间与活动层厚度之间的相关关系，实现了由滞后时间直接推算大范围、高分辨率的冻土活动层厚度.本文以青藏高原五道梁多年冻土区为例，利用116景Sentinel-1影像图作为实验数据，估计了该地区2017—2020年的平均活动层厚度.结果表明，活动层厚度值范围为0～7.0 m，平均活动层厚度为3.06 m，与已有研究中相近时间段相关成果及...

气候变暖正在导致北半球多年冻土区的土地覆被类型和植被生物量发生快速变化，而不同冻土类型区和不同土地覆被类型区对气候变化的响应程度尚不清楚。基于Slope趋势分析和皮尔逊相关性分析，量化了2000～2021年北半球多年冻土区归一化植被指数(NDVI)的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明：约21.43%的多年冻土区NDVI值表现出显著增长趋势，其中连续和不连续多年冻土区的NDVI值增长速率是零星多年冻土区的2～3倍。在月尺度上，约33.75%多年冻土区的NDVI值在6月呈显著增长趋势，其中连续多年冻土区和灌丛植被类型区的增长速率最快。气温、降水量和活动层厚度均呈显著上升趋势，积雪覆盖率呈下降趋势。气温升高对俄罗斯等低纬度冻土区的植被生长起到了促进作用；降水在蒙古高原等一些特定干旱区对植被生长具有促进作用，但在俄罗斯中部和加拿大南部存在不利影响；积雪对于俄罗斯南部等积雪覆盖较低地区的植被生长有促进作用，而对于北极等积雪覆盖较高的地区存在不利影响；活动层厚度的增加有助于俄罗斯北部等冻土区的植被加速生长。总之，北半球多年冻土区植被整体呈增长趋势，气温升高仍然是北半球多年冻土区植被生长的主控因...

为了使多年冻土隧道围岩保持冻结状态，经常选择在隧道衬砌结构中铺设保温隔热层的方法以防止围岩产生冻融破坏。保温隔热层的厚度是影响多年冻土隧道结构的稳定性和工程经济的一个重要参数。针对这一问题，建立了考虑渗流和冰水相变的水-热耦合模型，并将该模型嵌入COMSOL Multiphysics数值软件中加以应用。以青海省某隧道为研究对象，对该隧道洞口段保温隔热层厚度的优化设计进行研究。结果表明：隧道仰拱位置被确定为优化设计的不利位置，隧道开挖在第1年的5月23日温度达到最高，被确定为优化设计的不利时间；不利位置处的最高温度随保温隔热层厚度的增加而下降，通过拟合公式计算出最优隔热层厚度为7.2 cm;在最优保温隔热层厚度下隧道衬砌背后围岩温度均处于0℃以下，不会产生冻融破坏。隧道在设计隔热结构时采用7.2 cm的隔热层厚度提高了围岩隧道结构的稳定性。

为更好地解决季节冻土山区突出的软基冻害难题，提出在弃渣碎石换填层上铺设保温板的“保温换填法”。基于工程实例，运用带冰水相变的考虑路基阴阳坡效应的有限元数值解法，模拟分析XPS保温板在不同的埋深、厚度，以及考虑冻融循环作用和地下水对XPS保温板导热系数不利影响(最不利工况)的条件下，路基不同部位最大季节冻深和路基阴、阳坡路肩横向热差异在30年内随时间的变化。结果表明：“保温换填法”在抬升路基不同部位的最大季节冻深和控制路基阴、阳坡路肩横向热差异方面都具有良好的效果，但具体效果与路堤高度有关，路堤高度越小效果越好；综合考虑经济性和长期保温效果，路面下0.8 m是XPS保温板合理的埋设深度，8 cm厚是合理的铺设厚度，按《公路路基设计手册》公式确定的6 cm厚在季节冻土山区路基中偏于不安全；同时，“保温换填法”也适用于季节冻土山区地下水位埋深浅的地段。

活动层作为多年冻土区水热物理和力学动态最活跃的近地表层，是供给高寒植物生长所需水分和营养物质的关键区，是多年冻土与大气圈、土壤圈进行能水和物质交换的主要通道，也是微生物活动最频繁和生物地球化学循环最关键的冷生土壤层。近几十年来，在气候变暖和人类活动增强影响下，多年冻土区活动层厚度（ALT）普遍增加，对寒区环境与冻土工程产生了不利影响。本文对影响天然状态下ALT空间分异的宏观地质地理和微观局地因子、ALT的野外测量和模拟计算方法、ALT对气候变化的响应特征进行了回顾，并探讨了ALT变化对高寒生态环境的影响。研究表明：太阳辐射及其重分布和下垫面的复合作用是ALT空间分异的主因，在其他因素和条件一致时，高程多年冻土下界和纬度多年冻土南界附近的ALT较厚；近三十年来ALT积极响应气候变暖，随气温升高而增加，但区域差异明显，中纬高海拔和山地多年冻土区ALT大部分呈显著增加趋势，而高纬富含冰多年冻土区ALT因地下冰融化下沉，一定程度上抵消了因气候变暖而增加的部分。本文还展望了ALT未来研究方向，认为应聚焦ALT精准模拟制图、ALT变化的自适应机制、ALT变化对生物地球化学循环的影响和ALT变化对水...

评估当前和未来多年冻土空间分布和动态变化对全球碳循环模拟、气候变化预测以及工程风险评估至关重要。本文使用经广泛验证和应用的半经验模型Kudryavtsev方法，综合考虑温度、积雪、植被、土壤等因素对冻土的影响，以国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）模式模拟结果和SoilGrids2.0数据集等作为输入，计算了2015-2100年北半球冻土顶板温度与活动层厚度在SSP126、SSP245、SSP370和SSP585四种不同情景下的逐年时间序列数据，并根据顶板温度计算了北半球冻土面积。该数据集填补了未来不同情境下冻土分布预测数据的空缺，为冻土退化、气候变化、北极生态等相关研究提供了数据参考。数据集包括2015-2100年逐年以下实验数据：（1）冻土顶板温度数据；（2）活动层厚度数据；（3）冻土面积数据。数据集存储为.tif和.xls格式，空间分辨率为0.625°×0.4712°，由690个数据文件组成，数据量为35.6 MB。

基于2005—2016年青藏高原多年冻土区唐古拉和西大滩站的气象、涡动通量以及活动层资料，利用涡动相关法、气象梯度法和SHAW模型等方法探究了气候变化背景下高原多年冻土区地表能量通量变化规律及其对活动层的影响。结果表明：2005—2016年唐古拉和西大滩气温、地气温差有所升高，年降水量、10 cm土壤含水量及风速有所下降。2005年以来唐古拉和西大滩净辐射（Rn）与感热（H）呈增加趋势，潜热（LE）呈减小趋势，地表土壤热通量（G）变化较小。唐古拉和西大滩地表能量通量季节变化明显，但受海拔、纬度、坡向、土壤冻融过程、降水、下垫面状况等因素的影响，地表能量通量存在区域差异。研究时段内，唐古拉和西大滩地表冻结指数与土壤热通量呈负相关；融化指数、活动层厚度与土壤热通量呈正相关，融化期间土壤热通量积累量与融化深度的变化呈线性增加关系。