高海拔多年冻土区坡向差异可引起两坡面的温度场不对称，进而造成基础设施的不均匀沉陷和纵向裂缝。目前坡向效应的研究主要围绕青藏铁路东-西两个坡面而开展的监测与模拟研究，但高原线性工程走向可能涉及不同的方向，其他走向坡面的水热差异状态研究不足。本研究在青藏高原花石峡冻土观测基地建设了一个具有八个坡向的监测实体（称：八棱台），在八个坡面和顶面近地表安装土壤温度、含水量传感器，监测研究坡向差异对坡面近地表水热状态的影响。结果表明：东-西相对坡面近地表温度差异最小，月平均温差为0.1～2.3℃，最大温差出现在5月；而南-北相对坡面近地表温度差异最大，月平均温差为1.3～7.7℃，最大温差出现在2月。其余两个相对坡面近地表温差介于东-西相对坡面和南-北相对坡面之间，其中东北-西南相对坡面温差小于西北-东南相对坡面。仅从近地表坡面温度差异来看，高海拔多年冻土区线性工程南-北走向热稳定性较好，其次是西北-东南向，坡向效应不显著而温度场对称性较好。同样八个坡面近地表土壤体积含水量总体差异为东北-西南相对坡面差异最小，融化期月平均体积含水量差最大为0.06 m3·m-3

青藏高原多年冻土区现有的地表温度数据主要包括点位观测的地表和浅表层地温数据，以及遥感反演、模式模拟和再分析等手段获取和制备的空间数据。中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）数据产品在全国大部分地区的表现较好，但受实测数据稀缺的限制以及对多年冻土特殊下垫面考量不足的影响，该数据在青藏高原多年冻土区的适用性有待进一步评估和修正。文中基于多年冻土区2008—2018年7个站点的逐日连续地表温度定点观测数据，对CLDAS地表温度数据进行评估，分析在不同时期以及不同下垫面类型下，CLDAS地表温度的适用性情况。结果表明：CLDAS在7个站点的地表温度与实测值存在较大偏差（bias=2.09℃，MAE=3.64℃，RMSE=4.67℃，R2=0.83），主要表现为对地表温度的高估。其中，CLDAS在融化期的适用性相对较好，在冻融交替期、冻结期的适用性较差；在高寒荒漠、高寒荒漠草原地区的适用性较好，在高寒沼泽草甸地区的适用性较差。据此，在考虑归一化植被指数（NDVI）、归一化积雪指数（NDSI）、积雪深度、高程、坡度、坡向、土壤质地对地表温度的影响基础上，构建了多元逐步回归校...

中俄原油管线穿越了多年冻土区及季节性冻土区,沿线冻土分布研究对于管线安全营运具有重要的意义。通过地表温度模型获得边界条件,并利用ANSYS软件模拟了不同研究区段下的管道冻土温度场。研究结果表明:对于年平均地表温度为-1℃的区段,管道油温对管道周围温度场影响半径约3 m,油温振幅对管道上下侧土层温度影响不同。距离管道中心2.45 m处和10 m处的冻土上限与油温振幅也存在响应关系。

冻土的冻融变化对寒区道路路基和路面等的修建具有重要影响。由于寒区地面观测数据较少,因此需发展基于遥感的高分辨率冻土分布估算模型。中国新一代高分五号卫星（GF-5）搭载的全谱段成像光谱仪有4个40m空间分辨率的热红外波段,为高空间分辨率的地表温度反演提供了可能。以青藏公路典型路段作为研究区,采用劈窗算法,利用GF-5热红外数据反演地表温度,并将结果与同期的MODIS地表温度产品和站点实测数据进行了比较。结果表明,该方法反演出的地表温度与实测结果的平均误差为-2.34℃,相关系数为0.86,表明结果具有较好的精度。以遥感地表温度作为输入,基于TTOP模型计算出了研究区的冻土分布图,得出研究区现状多年冻土面积为0.963×10～4 km2、季节性冻土面积为2.543×10～4 km2,与已有研究给出的研究区冻土分布图结果较为接近,表明建立的冻土分布反演模型具有可靠性和进一步应用的潜力。此外,还基于Stefan公式计算了研究区2018年～2019年的季节性冻土最大冻结深度和多年冻土活动层厚度,结果表明研究区内多年冻土活动层厚度在11cm～260cm之...

中巴经济走廊穿越帕米尔高原和喀喇昆仑山系,在海拔4000 m以上区域广泛发育和分布着多年冻土冻融作用导致的多种地质灾害。研究中巴经济走廊冻土分布和制图是解决其实际工程问题的基础,也对水资源利用、生态安全和边防建设有重要意义。研究区大致空间范围大致为23°47′N–40°55′N,60°20′E–80°16′E,包括中国新疆喀什地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州以及巴基斯坦全境。本文收集了2013–2017年MODIS地表温度数据,2009年中国帕米尔高原冰川编目数据,2003–2004年巴基斯坦冰川编目数据和2008年世界土壤数据库(HWSDv1.2),基于多年冻土顶板温度模型(TTOP)得到中巴经济走廊多年冻土分布数据(GeoTIFF格式,空间分辨率1 km)。采用统计学中的决定系数对数据制备方法进行分析和评估,并通过现有文献资料对数据结果质量进行验证。本数据集可作为中巴经济走廊多年冻土变化的本底调查资料,为该区域工程建设中冻胀融沉研究提供基础数据支撑,也可与气候、水文等数据综合分析,揭示中巴经济走廊喀喇昆仑山区水–土–气–生之间定量联系,深化对该区域气候变化背景下生态环境和可持续发展的科...

利用喀左县近15年的观测资料,分析了喀左县冻土期、最深冻土深度变化特征以及和地表温度之间的关系。结果表明:喀左县近15年冻土冻结期具有波动性;冻土厚度具有薄、厚、薄的变化特点;最大冻土深度与地表温度两者间呈负相关关系;最大冻土深度的出现时间存在一定的滞后性。

收集了青藏高原多年冻土腹部地区风火山冻土定位观测站观测的1976—2014年的年平均气温、年平均地表温度、年降水量及天然冻土测温孔地温资料,对比分析了年平均气温、年平均地表温度、年降水量及多年冻土地温的变化规律及其之间的相互影响关系。结果表明:(1)对于青藏高原风火山地区,寒季降水对多年冻土的保温作用相对较弱,而暖季降水对多年冻土的降温作用相对较强,总体上降水对多年冻土起到了保护作用。(2)在气温和地表温度总体处于升高状态的影响下,青藏高原风火山地区多年冻土地温也在升高,处于退化状态,但降水量的增大降低地表温度,使得传入下部多年冻土的热量减小,从而降低多年冻土地温的升温速率,起到了减缓多年冻土退化的效果。

地表温度作为重要的地表参数是驱动土壤热状态的主要因子,对冻土分布和活动层厚度变化的研究具有重要意义。常规方式获取地表温度数据往往来自气象站点监测,范围小且不连续。NASA官网提供的MOD11A1地表温度产品可以提供大范围地表温度数据,但在冬季由于对云与雪的混淆导致大量的数据缺失,影响该产品在东北冻土区的使用。根据对东北冻土区植被、裸土、水体、积雪等常见下垫面状况的遥感分类结果,利用劈窗算法反演2006年四幅少云或无云的MODIS1B卫星影像,并分别以气象站实测数据和MODIS温度产品进行验证和对比分析。结果表明:该方法得到地表温度结果与气象站点实测数据误差较小,平均绝对误差仅为1.24℃。且可根据分类情况较好的得到积雪区域地表温度的空间分布状况,与地表温度产品的一致性较高,弥补地表温度产品因为云和积雪的混淆所导致的数据缺失,得到较为完整的地表温度空间分布数据。

为了研究漠河到大庆输油管沿线冻土的变化情况,根据东北地区及周边117个气象站50 a(1965—2014年)的观测资料,从中选取47个具有地温观测项的站分析气温与地温间的关系。建立气温模型、地—气关系模型,结合有限元数值计算方法,得出了目前、10 a后和30 a后漠大输油管沿线冻土的分布情况。研究结果表明,目前年平均地表温度在1.5℃的地区可能存在有多年冻土(1.5 m);当气温以0.048℃/a的速率递增,10 a后,现在年平均地表温度在0.5℃的地区可能存在有多年冻土(11.5 m);30 a后,现在年平均地表温度低于0.5℃的地区将残留大量的多年冻土。

地表温度综合反映了大气、植被和土壤等因素的能量交换状况,是冻土分布模型和一些寒区陆面过程模式的上边界条件,对多年冻土分布制图和活动层厚度估算有重要意义.为了评估ERAInterim地表温度产品在青藏高原地区的适用性,综合比较了青藏高原69个海拔2 000 m以上气象站1981-2013年地面实际观测值与ERA-Interim之间的差异及其分布状况.结果表明,两种资料的变化趋势一致,但是ERA-Interim地表温度在数值上与实际观测值差别显著,平均偏低7.4℃.原因之一可能是由ERA-Interim再分析资料格点的海拔高度与气象站实际海拔高度差异引起的.根据两种温度产品之间海拔的差异,对ERA-Interim地表温度重新进行模拟,经过模拟后的ERA-Interim地表温度与实际观测值的差值在大部分气象站变小,平均偏高0.4℃.因此,经过重新模拟的ERA-Interim地表温度基本能够反映青藏高原地表温度的真实情况.以模拟后的ERA-Interim地表温度作为地面冻结数模型的输入参数模拟了青藏高原冻土分布,结果表明青藏高原多年冻土区面积为1.14×106km2,季节冻土区面积为1.43×...