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...

基于CiteSpace可视化软件对CNKI和WOS数据库共30000余篇文献进行了分析，通过关键词、发文机构、发文作者等特征对有关寒区土壤水运移的文献进行了统计分析。结果表明：寒区土壤水运移方向的研究方法包括数值模拟，实验研究与实地观测；研究的主要地区集中在我国中西部地区；其中水热耦合研究是当前关注的重点，针对水热盐运移实验观测和模型规律的研究较少，然而通过近20年的发文量呈现出上升趋势，并且具备了一定的规模。随着气候变化引起的冻土退化程度更加明显，更多的衍生问题被暴露出来，总的来看，为加强对寒区生态环境的保护，有关寒区土壤水分运移的研究开始呈现出精细化、多学科交叉等发展前景。

利用唐古拉站2004—2012年气象观测资料,基于KNN算法,结合机器学习思想,建立了一个气象回归模型,模拟了2005年唐古拉地区表层土壤水热变化趋势,结合实测数据,将模拟值与观测值进行对比,并对模型模拟效果进行了评估。结果表明:KNN模型能够较好地模拟活动层表层土壤水热状况,各层土壤温度的模拟值与观测值的相关系数均在0.99以上,均方根误差在1.25℃以内;不同深度土壤水分的模拟值与观测值的相关系数均在0.95以上,均方根误差在0.02m3·m-3以内。总体上,KNN模型能够对青藏高原多年冻土区唐古拉地区表层土壤水热状况进行较为精确地模拟,该模型对于青藏高原其他地区的适用性有待进一步研究验证。

近年来,随着气候变化,伊犁河谷积雪消融加快,极端水文事件的频度和强度也在加大。通过利用中国科学院天山积雪站附近小流域的土壤水热和积雪融雪观测数据,对研究区积雪消融规律、冻土水热变化特征及其对气温和融雪量的响应进行了分析。结果表明:在冻土融解阶段,土壤温度的变化依赖大气温度的变化,而土壤水分受融雪量和气温的影响较大,高度相关。表层土壤含水率的变幅最大,而深层土壤水分值较稳定,土壤水热的季节性变化自秋-冬-春大致呈现"下降-平稳-上升"的趋势。在冻土层上边界,土壤含水率随着累积融雪量的增加而增加并达到饱和值,而冻土层下边界(40 cm深度)土壤水分保持非饱和稳定状态。在山区,降雪量是水资源形成的主要来源。融雪量与大气温度的相关性显著(系数为0.785),融雪量对水资源形成的贡献率为40%左右。研究冻土水热对融雪和气温的响应过程,对于新疆水资源形成机理、转化利用以及洪水预报具有重要的参考价值。

为了更好地认识季节性冻融区冻融过程对农田土壤温度和水分的影响,以吉林省长春市黑顶子河流域为研究对象,监测了冻融期流域内玉米田和水稻田土壤温度和水分的变化过程。结果表明:冻融期表层土壤温度主要受积雪厚度影响,深层土壤温度主要受土壤初始含水率影响。冻结期,冻结层含水率几乎都呈增加趋势,其中浅层土壤增幅最大;冻结速度慢、初始含水量低、相邻土层含水量高的土层冻结过程水分增加量更大,反之则小。融化期,各下垫面、土层土壤含水率基本呈下降趋势,且主要集中在表层0～30cm,水分损失以蒸发为主,冻结层对土壤蒸发有抑制作用;冻结层的融化是造成各下垫面不同土层土壤含水率差异,以及各土层在不同融化阶段土壤含水率差异的主要原因。

以南疆季节性冻土地区为研究背景,设置冻融期自然裸地土壤和温棚土壤2种处理,对比分析2个处理下土壤水热的监测数据。结果表明,温棚能减少热量散失,季节性影响不明显,土壤水热空间分布变化小,表层土受蒸发作用和土壤入渗影响,水热较低。自然裸地中土壤水热迁移规律受冻融条件(土壤冻结状态、气温等)影响较大,土壤水热存在影响与制约关系。冻结前浅层水热较小,随土深递增且变幅明显,深层土对太阳辐射影响明显滞后,水热波动小易保持温度且相对较高。冻结期水热均值为最低值,土壤水分高值区整体向下移动约15 cm,冻土层水分蒸发小,可积蓄水量,土壤冻结锋面随地表负温的降低向下迁移,同时水分带动下层土壤盐分向冻结层迁移。消融期土壤温度随土深减小,土壤表层水分下渗同时受蒸发作用大量散失,含水率仅为8.2%,水分高值区集中于30～70 cm且为冻融期最大。土壤含水率的增加抑制了土壤温度的提升,土壤冻结速率慢,时间长,融化速率快,融化时间短。

青藏高原被誉为"中华水塔",其广泛分布的多年冻土和季节冻土在保证我国水资源安全上具有重要的地位。基于2015年7月-2016年6月青海海北站季节冻土的水热监测数据(土壤含水量为未冻水含量),分析了冻结深度的季节变化和冻融过程水热运移特征。结果表明:各土层土壤温度与土壤水分含量变化均表现为"U"型。土壤温度变化规律与日平均气温基本一致,但滞后于日平均气温的变化,滞后时间取决于土层深度。与多年冻土冻融规律不同,海北站季节冻土表现为单向冻结、双向融化特征,冻融过程大致可划分为三个阶段:冻结初期、冻结稳定期和融化期。同时,季节冻土消融速率大于冻结速率,且融化过程中以浅层土壤融化为主。在冻结过程中,土壤水分沿上、下两个方向分别向冻结锋面迁移,各土层土壤含水量迅速下降。而在融化过程中,各土层土壤含水量逐渐增加,且在浅层土壤形成一个土壤水分的高值区。土壤冻融过程中未冻水含量与各土层土壤温度具有较好的相关关系,且浅层土壤拟合效果优于深层土壤。本研究对揭示高原关键水文过程以及寒区水热耦合模型构建具有重要意义。

冰雪作为固体淡水资源在全球部分地区水分平衡和水分利用中有着不可忽视的作用,且在全球变暖的背景下,冰雪资源的利用受到了越来越多的关注。本文综述了积雪生态效应的国内外研究进展,着重介绍了积雪消融与季节性冻土、植被、土壤微生物及融雪产流的关系等。现有的结论表明:积雪是调节土壤过程的关键性因子,积雪深度、持续时间等强烈影响着生态系统的土壤水热和微生物的动态转变及营养需求。积雪可以影响土壤呼吸过程,改变碳循环,进而影响植物的生长和群落组成;反过来,植被可以通过影响地表覆被、风向及拦截降雪等影响积雪降、融格局。文章为进一步研究积雪的生态影响机制提供了参考,并对今后的冰雪资源的研究方向提出了建议。

以辽西朝阳、阜新为试验区,结合区域土壤下渗试验观测数据,建立区域土壤物化参数和下渗参数之间的多元非线性回归方程,推求双参数冻融入渗模型的下渗参数,并分析该模型在辽西冬季冻土期土壤下渗水量预测的适用性。结果表明:构建的非线性回归方程,均通过T检验和F检验的显著性检验,构建方程可靠,可用来推求冻融模型的下渗参数,通过实例分析,参数计算值和试验观测值之间的误差为1.869%9.245%;双参数冻融入渗模型在辽西冬季冻土期土壤水非线性预测具有较好的适用性,计算的土壤入渗水量和试验观测的下渗量之间误差为5.949%7.228%。该研究方法可为东北地区冬季冻土期的储水灌溉提供技术参考。

为深入揭示坡面冻土水分运移规律及其主要影响因子,以青藏高原巴颜喀拉山北坡为例,结合冻融变化过程,研究不同地形条件冻土土壤水分空间变异特征,利用分类回归树模型(CART)和典范对应分析(CCA)识别影响坡面冻土土壤水分空间异质性的主控因子及其相互作用关系。研究结果表明:1受坡面地形与冻融过程影响,冻结期坡面冻土土壤水分侧向流动减弱,以垂直迁移为主,上坡位含量高于下坡位,反之,融化期上坡位含量则低于下坡位。2影响坡面冻土土壤水分的主要环境因子为高程、土壤质地、土壤温度和植被覆盖度,但在不同冻融阶段下其影响因子存在差异,在冻结状态下主要因子为高程、土壤质地和土壤温度,其相对贡献率分别达到19.97%、19.45%和9.56%;在融化阶段下主要因子为高程、植被覆盖度和土壤质地,其相对贡献率分别为37.4%、14.9%和10.7%。3 0～20 cm浅层深度上影响坡面冻土土壤水分的主要因素为坡度、高程和植被覆盖度,其相关系数分别高达0.941 2、0.903 9和0.563 1;中下层深度上其主要影响因素较为复杂。