我国东北地区的多年冻土位于环北极多年冻土分布区的南缘，连续性较差，对地形地貌和地表覆被条件变化极为敏感，其分布和特征的空间异质性较高。对东北多年冻土分布规律认识的不足，极大限制了多年冻土对气候变化的响应及其对区域气候、生态和水文及工程建设等影响的评估和预估。本文以大兴安岭北部的根河流域为研究区，基于野外调查和观测资料分析了东北多年冻土的分布规律。调查数据主要来自2023年开展的20个钻孔的编目及测温记录，钻探工作沿根河下游至上游布设的6个调查剖面开展，覆盖了流域内主要植被和地貌类型。结果显示，根河流域草地农田区的多年冻土主要呈条带状分布于低洼潮湿地区，区域内道路具有明显冻融起伏现象；森林区的多年冻土分布较为广泛但并不连续，多年冻土分布受地形影响极大：山间低洼地区多年冻土发育较好，而在向阳的陡坡、根河干流河床以及自然干涸的沼泽湿地内均未发现多年冻土。研究区内多年冻土的分布与植被类型密切相关，而已有的东北多年冻土分布图很大程度上高估了多年冻土的实际面积；未来东北地区多年冻土制图工作需综合考虑植被类型、地形和河流等局地因子对多年冻土分布的综合影响。

流域碳湿沉降与河流碳输出是全球碳循环的重要组成部分，对区域碳收支评估具有重要意义，然而在我国高纬度多年冻土区的相关研究仍然缺乏。本研究以大兴安岭多年冻土区典型森林流域——老爷岭流域为对象，在2022年5月28日—10月30日通过对流域内碳湿沉降过程及河流碳输出过程的动态监测，分析了降水和河流中各碳组分浓度与通量的变化特征及影响因素，并估算了流域内碳湿沉降对河流碳输出的贡献。结果表明：观测期内，老爷岭流域溶解有机碳（DOC）、溶解无机碳（DIC）和总溶解碳（TDC）湿沉降通量分别为1354.86、684.59和2039.45 kg·km-2;河流中DOC、DIC、TDC的输出通量分别为601.75、1977.30、2579.05 kg·km-2,颗粒有机碳（POC）、颗粒无机碳（PIC）、总碳（TC）的输出通量分别为125.13、21.99、2726.17 kg·km-2;流域内TDC湿沉降对河流TDC输出的贡献量为9941.89 kg,相对贡献率为17.6%;河流中DIC浓度表现出显著的季节性差异，降水引起径流量的增加使...

河流湿地温室气体排放对全球气候变化有着重要的影响.以大兴安岭多年冻土区河流湿地为研究对象，采用静态暗箱-气相色谱法，于2021年6—10月对河流湿地河心区、河滨植被区、灌丛沼泽区以及森林沼泽区的主要温室气体（CH4、CO2、N2O）通量进行观测，对比分析温室气体通量的动态变化特征及其关键影响因子.结果表明：河流湿地不同采样点3种温室气体生长季平均通量都为CH4、CO2、N2O的“源”，且各个采样点CO2通量与N2O通量都呈现出随温度降低而下降的趋势，而CH4通量生长季期间并未发现相似动态变化.经分析，不同采样点生长季平均CH4通量差异显著（p<0.01），作为水陆混合采样点的河滨植被区CH4通量明显高于其他采样点；生长季平均N2O通量差异显著（p<0.05），距离河流水体较远的灌丛沼泽区和森林沼泽区N2<...

溶解性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）在全球碳循环过程中起着重要的作用。目前关于泛北极多年冻土区DOC的研究较多，青藏高原多年冻土区DOC的研究较少。为探讨青藏高原DOC的时空动态、来源，以及对气候变化和多年冻土退化的响应及其影响因素，以位于青藏高原长江源区内8个流域（直门达、沱沱河、雁石坪、风火山1～5）为研究区，通过对河流DOC观测、采样和分析，DOC输出通量计算，结合河流中δ13C-DOC同位素的特征、流域水文特征、植被覆盖率、冻土覆盖率等观测数据，分析河流DOC输出的季节性变化规律和来源。结果表明：长江源多年冻土区河流DOC浓度全年较低，平均浓度在1.91～3.69 mg·L-1之间，年内不同季节间变化率较小，上游DOC浓度大于下游DOC浓度。河流DOC的输出主要集中在夏、秋两季完全融化期，随径流量的增加而显著增加，而冬、春两季输出较少，DOC通量与径流量之间的相关系数达到0.92，与径流量的变化趋势一致。直门达水文站和风火山流域DOC年输出量分别为42 539.67 t和137.33 t，完全融化期...

多年冻土区土壤碳、氮的可变性及对深层土壤特性了解的缺乏限制了人们对气候变化响应的理解。为明确东北大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳、有效氮（铵态氮、硝态氮）含量分布特征，于2020年秋季（9月末）采集呼玛河流域三种类型多年冻土区（不连续多年冻土区、零星多年冻土区和岛状多年冻土区）16个1 m深的土壤剖面，基于结构方程模型探讨海拔、气候、冻土区类型和植被类型等环境变量对森林土壤有机碳和有效氮含量的影响。结果表明：土壤有机碳和硝态氮含量在不连续多年冻土区高于零星多年冻土区和岛状多年冻土区，土壤铵态氮含量在零星多年冻土区高于岛状多年冻土区和不连续多年冻土区；在垂直剖面上，随着土壤深度的增加，土壤有机碳和有效氮含量呈降低趋势，且土壤有机碳与有效氮之间呈显著的负相关关系（P<0.05）。结构方程模型表明，植被类型和年平均温度是土壤有机碳含量变化的主要控制因素，年均降水量对土壤有机碳含量变化的影响最弱；冻土区类型和植被类型是土壤铵态氮和硝态氮含量变化的主要控制因素。研究结果能够为未来准确模拟和估算呼玛河流域多年冻土区森林土壤碳氮储量提供一定的数据支撑。

尼洋河流域是雅鲁藏布江第四大支流,受冰川、积雪和冻土影响,水循环关系极其复杂。为深入研究该区域内的水文循环过程,本文在寒区水循环模型(WEP-COR)的基础上,针对青藏高原气候和地质特点,构建了耦合"积雪-土壤-砂砾石层"连续体和"积雪-冰川"水热过程模拟的青藏高原分布式水循环模型(WEP-QTP)。在尼洋河流域通过对2013—2016年的流量过程模拟发现,工布江达和泥曲站的逐月流量Nash-Sutcliffe效率系数分别达到0.810和0.752,比改进前的0.430和0.095有明显提升;以2015年为例,对比WEP-COR和WEP-QTP模型发现,WEP-QTP模型在汛期特别是主汛前(冻土融化期)模拟的流量过程不会出现较大的波动,模拟得到的逐日流量Nash-Sutcliffe效率系数相比WEP-COR从-0.67提高到0.54。模型增强了地下水含水层的调节作用,使得流量过程更加平稳且接近实测,研究结果表明,WEP-QTP模型适用于青藏高原的水文模拟。

全球变暖使季节性冻土范围逐渐缩小,而季节性冻土对春季径流,尤其是春季洪峰的影响使得该方面的研究更为重要。为了分析季节性冻土广泛分布的山区不同海拔高度条件下季节性冻土发育和融化期影响因子的差异,采用通径分析方法对开都河流域不同海拔高度季节性冻土最大冻结深度和解冻日数的影响因子进行了分析。结果表明,不同海拔高度这两者的影响因子差异不大,但其控制因子存在差异。季节性冻土最大冻结深度的控制因子由低海拔处的负积温和最大积雪深度转为中高海拔处的平均相对湿度;解冻日数的控制因子由低海拔处的平均风速和最大冻结深度转变为高海拔处的平均相对湿度。该差异主要由不同海拔高度的地理位置和局地气候条件等决定。

为了探求越冬期间日光温室地表灌溉水温度的调控措施,以小东川河地表水为研究对象,借助传热学的方法,分析了越冬期间河流地表水温度的变化特性及其成因。结果表明:在水面非结冰期和结冰期,水温的变化趋势与气温的变化趋势一致,河流地表水温度都具有随气温呈余弦的日变化规律;在水面结冰期河流地表水温度基本处于相对稳定(-3.6℃左右)状态,而且水温持续高于气温;河床砂卵石介质对河流地表水的热量补给作用、河流表面冰盖及薄层空气的隔热作用和不同介质比热的差异是河流地表水水温变化特性产生的关键原因;河流地表水水温与气温具有较明显的线性相关关系,相关系数在0.9以上。研究结果可为越冬期日光温室灌溉水温的调控提供基础参数和依据。

在我国西北干旱区以季节性积雪融水为重要补给源的山区流域,温度通过影响土壤冻融循环而间接对径流产生影响。为了更好地模拟以积雪融水为重要补给水源的高寒山区的径流过程,判断不同温度指标以及冻土对径流的影响,本研究以开都河流域为例,通过改进基于系统动力学原理构建的水文模型,分析了用正积温和平均温度估算融雪速率,以及是否考虑冻土影响条件下模型对径流的模拟能力,用相关系数、Nash-Sutcliffe效率系数、均方根误差和观测标准差等评价指标对不同方案下模型的模拟能力进行了评价。结果表明用正积温估算融雪速率同时考虑季节性冻土影响情况下模型的模拟能力最高,从而证实了正积温能够更好地计算积雪融水、模拟融雪径流,且在高寒山区季节性冻土广泛发育的地区,考虑冻土的影响十分必要。

多年冻土区河流中溶解性有机碳(DOC)的输出对全球碳循环有着重要贡献,是全球气候变化研究的热点。当前研究主要集中在2个方面:多年冻土区河流DOC输出的时空特征及其影响因素;多年冻土区河流DOC输出对气候变暖和冻土退化的响应。研究表明,河流中DOC的浓度、通量、化学组分等主要受流域内水的流动路径、滞留时间及路径上潜在DOC源的特征控制,而多年冻土的分布及其季节性融冻循环对上述因素有显著影响,进而控制多年冻土区河流DOC的输出规律。气候变暖可从3个方面对多年冻土区河流DOC输出产生影响:(1)造成多年冻土退化,使地下水的流动路径变深和滞留时间增长,导致河流的DOC输出量降低;(2)使多年冻土中储存的老有机碳释放,导致河流的DOC输出量增高;(3)改善深部土壤的通气和温度条件,促进土壤微生物活性,进而影响河流DOC的输出量和化学特征。今后,有3个方面的研究需要加强:(1)中、低纬度高海拔冻土区河流DOC的输出规律及其与流域水文过程的关系;(2)小型源头河流DOC输出的对比与控制性试验;(3)冻土区地下水流过程的精细刻画和潜在有机碳源的直接探测。