全球寒区冻土区包括季节性和多年冻土区，主要分布在高海拔和高纬度地区，其土壤中储存了大量的有机碳。该地区正面临着比全球平均温度更高的暖化速率，气候变暖对该地区土壤有机碳的影响及其对气候变暖的反馈作用倍受关注。本文针对气候变暖对季节性和多年冻土草地生态系统碳循环关键过程(如植物生产、凋落物和根系分解、微生物群落结构等方面)的影响，以及土壤有机碳形成和稳定性机制等进行了扼要综述。在此基础上，提出了目前存在的问题，分析了未来在实验设计和新技术应用上的有关发展态势，以期进一步推动气候变暖背景下，我国寒区草地生态系统碳循环关键过程和土壤有机碳库稳定性机制的研究。

为了研究宁夏不同地区道路因受气候、环境及周期性冻融循环等因素对路基路面的影响，整合了宁夏不同地区季节冻土区冻融特征，并对宁夏不同地区道路的冻害、道路状况的影响及成因进行了分析。通过文献查阅及实地调研的方法，依据相关道路资料，对宁夏开展了全线道路病害研究。选取宁夏地区北部、中部及南部部分市区内道路、部分国道及省道典型路段，归纳总结了宁夏地区公路路面病害的特征。依据《公路技术状况评定标准》(JTG5210—2018)利用PQI指数对所选道路技术状况进行了评价，对产生宁夏道路冻害的成因及形成机制进行了剖析。结果表明：宁夏季冻区气温、降水等相关因素时空变化特征具有很强的地域性；宁夏不同地区病害存在差异，但以裂缝病害为主，道路都表现出不同形态裂缝；宁夏不同地区道路的路面总体性能以优良为主，北部、中部使用性能稍优于南部；宁夏不同地区公路病害主要是由冻害引起，温度场变化、循环冻融作用及交通荷载等因素相互影响，导致公路冻害的发生。本结果将为宁夏全域季节冻土区工程实践中的道路建设、合理设计与运营提供借鉴和参考，对季节冻土区道路病害的预防具有重要意义。

祁连山冻土分布广泛,近年来气候变暖与降水增加,由于反复的冻融作用,导致许多斜坡表层土体结构破坏严重,形成融冻泥流现象,本文通过对祁连山黑河流域油葫芦段冻土区融冻泥流的特征调查,结合区域地质环境特征,分析了融冻泥流的形成机理,并给定了防治措施及建议。

利用可可西里卓乃湖综合监测场获取的气象、地温等数据资料,分析了卓乃湖溃决后出露湖底融区冻土的形成过程。结果表明卓乃湖溃决后的三年时间里,多年冻土下限深度分别达到4.9 m、5.4 m、5.7 m,呈现出不断增长的趋势。利用Lunardini构建的冻土形成过程模型模拟了多年冻土的形成速率和形成过程,并在此基础上初步分析了地表温度和土壤含水量对研究区多年冻土形成速率的影响。模型模拟结果显示研究区多年冻土将继续增长,多年冻土的形成速率呈现先快后慢的增长趋势并最终达到稳定状态。地表温度和土壤含水量是影响多年冻土形成的重要因素。随着温度的降低,多年冻土的形成速率逐渐加快。当地表温度不变时,在多年冻土形成初期,岩土含水量越小,多年冻土的形成速率越快。

在环境温度季节性变化的条件下进行室内模拟试验,探索了模拟冻土路基活动层形成的试验方法,研究了青藏高原多年冻土区路基活动层的形成活动规律。试验表明:活动层从初始形成到基本稳定过程中,近地表土层对外界温度场的变化响应灵敏,随外界温度的改变出现规律的波动;深层土层对外界温度的变化表现出滞后性,温度曲线波动幅度较小;活动层在趋于稳定的过程中土层的温度特征呈现出较为明显的区域相似性,在一定外温影响范围内土层温度场变化规律接近;在环境负温的初期表层土层迅速降温,活动层厚度开始逐渐减小。受外界气温及深层冻土冷源作用的共同影响,活动层冻结过程中会出现从上下边界同时冻结的现象,加快了活动层的冻结速度。

基于开心岭和乌丽地区天然气水合物钻探试验井相关资料,在天然气水合物含油气系统理论的指导下,对青海南部冻土区天然气水合物的形成要素进行了分析。研究表明:青海南部冻土区具备较好的形成水合物的温度压力条件,冻土平均厚度达84m,连续稳定发育的冻土层可作为水合物天然的盖层;冻土层下平均地温梯度2.03℃/100m,甲烷水合物稳定带计算值为240～450m;那益雄组煤系烃源岩广泛发育、厚度大、TOC含量高且处于高-过成熟阶段,可以作为良好的烃源岩;区内褶皱、断层、裂隙发育,相互连通后不仅可以为流体提供高效的运移通道,还能为水合物提供良好的储集空间。钻探实践表明:研究区具有良好的天然气水合物勘探前景,天然气的来源及气体的运移-聚集是其成藏的关键控制因素,并形成以裂缝型天然气水合物为主的水合物矿藏。此外,青藏高原冻土层的发育深刻影响了天然气水合物的形成和保存,其与水合物含油气系统各要素在空间上的配置,共同控制了水合物的形成和分布。

陆域天然气水合物作为一种未来开发潜力最大的非常规清洁能源而备受各国政府青睐,目前国内外对陆域水合物形成条件的研究集中于4个重点方向:温度-压力、气源、气体运移及水合物的圈闭,大量的研究表明最为直接的条件为温度-压力和气源,而圈闭则决定水合物的成藏规模。同时水合物的形成机制也成为研究的热点。近年来,我国学者依据陆域水合物形成的温压条件而做出的理论预测曾成功地指导了祁连山冻土区水合物的发现。然而,地处海拔4 600多米的北羌塘青南冻土区有着比祁连山水合物产出地更佳的水合物形成条件,但至今未获得找矿成果突破,还存在二叠系烃源岩中有机质的沉积环境不明、气体成因不清及烃源岩综合评价缺乏标准等诸多问题。对国内外在水合物形成条件等方面进展的总结将给青南地区今后水合物勘查诸多有益的启示,如冻土厚度及类型、烃气成因、断层、圈闭和储层等因素对水合物形成及成藏等方面的影响。

到目前为止,我国陆域冻土区天然气水合物仅限于青海木里三露天地区,钻井揭示该区天然气水合物分布较为分散,那么是什么地质控制因素影响到该区天然气水合物分布的不均匀性?基于此问题,此次在过去工作基础上,重点对神华投资项目实施的青海木里三露天天然气水合物系列钻井揭示的地质资料及各种样品分析测试结果进行综合分析,探讨该区天然气水合物气源成因类型、气源有效供应量、不同产状和性质断裂对天然气水合物形成与分布的控制作用。研究结果显示,研究区三露天发现天然气水合物的中西部地区气源以热解成因气为主,没有发现天然气水合物的东部地区气源则以微生物成因气为主,显示研究区气源成因类型对天然气水合物形成与分布具有重要控制作用。研究区西部地区气源有效供应量最好,中部地区次之,东部地区最差,这种气源有效供应状况直接影响着研究区中西部地区与东部地区天然气水合物形成与分布的差异性。F1、F2逆冲断层控制着研究区中西部天然气水合物的形成与分布;F1逆冲断层在研究区东中部地区产状和性质发生改变,不利于天然气水合物的形成与分布;F30正断层性质影响到研究区西部地区局部天然气水合物的形成与分布。

自然因素在地球表面的作用是对土壤转变过程、工程性质和地质特征的改变起到了决定性的作用,与此同时研究考虑了适用于新设施建设的关键评估方法。各种研究结果表明主要的自然因素(热量、气候和构造)很大程度上影响开发可利用冻土层。最终确定出各影响因素与工程和地质条件的关系,并分析了冻土的形成原因。