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...

冻土是冰冻圈要素的重要组成部分，是气候变化最敏感的区域之一，冻土环境变化引起水热条件差异是引发植被生态系统能量交换、水循环和碳循环的重要因素。水分利用效率（WUE）是联系生态系统碳循环与水循环关系的关键，反映了植被生态系统对冻土退化的调整和适应策略。本研究基于MODIS的植被总初级生产力（GPP）和蒸散发（ET）产品，估算并分析了2000—2020年祁连山多年冻土与季节冻土区植被GPP/ET/WUE空间变化特征，并结合自适应帕尔默干旱指数（scPDSI），研究了多年冻土区与季节冻土区植被WUE对干旱的响应。结果表明：2000—2020年祁连山地区植被WUE、GPP和ET的平均值分别为0.56 gC·m-2·mm-1,307.79 gC·m-2和443.02 mm，三者空间分布特征均为东南高、西北低；WUE高于0.8 gC·m-2·mm-1的植被主要分布在季节冻土区，WUE低于0.4 gC·m-2·mm-1的植被主要分布在多年冻土区。近...

为预测非饱和冻土的导热性能，基于土体微观结构，提出了非饱和冻土特征结构识别算法和多元素生成算法，并将该算法与传统有限单元法组合，建立非饱和冻土导热系数蒙特卡洛预测模型。通过土体SEM电镜图像，采用逆向四参数增长识别法识别土体中各组分含量、大小以及各方向分布概率；改进传统的四参数随机增长法，提出了考虑土、水、冰和气的多元素生成算法；基于生成的非饱和冻土模型，通过蒙特卡洛方法获得非饱和冻土导热系数，并与规范中冻土导热系数进行对比，验证了蒙特卡洛法预测模型的合理性（平均误差饱和度>孔隙率>土颗粒大小>结冰率。各影响因素对非饱和冻土导热系数影响可以归纳为对热通量形成“热链”密度、宽度、连通性、热流承载力以及对“热桥”通量的影响。

为解决青藏铁路多年冻土区路基两侧不规律变形问题，根据青藏高原多年冻土区全线铁路不同路基类型观测站点路基融沉的长期观测数据，利用箱线图查找异常值的原理分别对其进行异常值检验，再基于Copula理论给出了路基两侧变形相关性分析的建模步骤，确定路基两侧变形的相关性结构，并依据不同Copula族特征对其进行相关性分析，实现多年冻土区路基两侧变形的主侧方向判定。研究结果表明：（1）不同路基类型两侧高度的变形呈正相关且相关性极高，说明多年冻土区路基两侧高度变形基本满足一致性；（2）4组样本数据的最优相关结构为t-Copula，即多年冻土区路基两侧变形具有对称性且上、下尾部相关性较强的特点；（3）路基两侧的变形模式几乎均等性相依。本文研究成果可为路基进行状态监测和路基养护提供参考。

利用黑龙江大学寒区地下水研究所埋设于大兴安岭松岭区水文站内的寒区低温地温自动监测装置和1.5 m百叶箱，选择冻土发育期内实测的地温与气温数据资料，运用双变量分析法监测分析了该研究区内冻土发育期的地温对气温变化的响应关系。结果表明：(1)近5 d地表日平均气温与不同深度地温的相关系数最大为0.999,不同深度的地温对气温变化的响应具有一定的滞后性，且与过去时间气温的积累温度呈正相关；(2)50 cm和地表的土壤30 d的两要素相关性相对稳定，无论是进行5、8、11、15步长的滑动，都较为稳定；(3)气温表现出自相关不明显，滞时1 d后相关系数下降到0.4以下，地表温度负相关系数较高的时间在15 d左右，而其他土壤层温度在20 d左右，尤其是300 cm的土壤温度自相关在18 d左右。

为研究多年冻土区地表变形与影响因素之间的相关性,以青藏工程走廊西大滩至安多多年冻土区为研究对象,利用小基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset-interferometric synthetic aperture radar, SBAS-InSAR)技术,获取研究区地表变形信息;借助GIS平台,根据经验计算模型,获取研究区体积含冰量、年平均地温、活动层厚度3个影响因素基础数据;利用简单相关和偏相关分析法,分析地表变形与影响因素间的相关系数。结果表明:研究区地表年变形速率介于-33～15 mm/a,地表有缓慢下沉趋势,整个研究区年变形速率均值为-13 mm/a;在体积含冰量大于30%、年平均地温高于-1℃的区域,地表变形与影响因素有强相关性,偏相关系数大于0.8,P<0.05。在体积含冰量为10%～30%、年平均地温为-2～-1℃、活动层厚度大于3 m的区域,地表变形与影响因素有较强相关性,偏相关系数介于0.4～0.8,P<0.05。总体而言,多年冻土区地表变形与体积含冰量和年平均地温有正强相关性,偏相关系数均值为0.75和0.70;与活动层厚度...

利用1974—2016年10月至次年4月河北省最大冻土深度、气温和0 cm地温数据,采用线性相关等方法,分析河北省季节性冻土的最大冻结深度时空分布特征及其与平均气温和地温的相关性。结果表明:河北省冻土的最大冻结深度高海拔地区大于低海拔地区、高纬度地区大于低纬度地区。近43 a最大冻结深度呈波动减小趋势,最大冻土深度与平均气温和地温呈负相关,其对气温升高的响应更显著。中北部大部分地区最大冻土深度随平均气温和地温变化的递减率一致,而南部大部分地区最大冻土深度随气温变化的递减率大于随地温变化的递减率。

河北张家口属于季节性冻土区,温度和水分是影响土体结构和强度的主要因素,因此研究土壤温度和水分变化相关性对于分析土体结构稳定性和工程建设具有重要意义。本研究采用国产智能化墒情监测设备,在张家口坝上与坝下过渡带选择一个典型坡面为研究区,采用垂向分层监测方法,对土壤进行温度和含水率观测,历时一个水文年。通过监测数据分析,探究季节性冻土不同土壤层温度、含水率随时间的变化以及纵向空间不同土壤温度梯度、含水率变化关系。研究表明:典型坡面0.6 m以上土壤层,受大气温度影响,并相对于大气温度变化滞后。0.75 m以下土壤层全年温度高于0℃,最大冻土深度为0.6 m。斜坡面以下0.3 m、0.75 m处含水率变化受气温影响最大,变化规律一致,但影响因素不同;斜坡表面以下0.45 m和0.6 m温度的变化对于土壤层含水率的变化影响较小,且不同层位影响程度不同。

利用1961-2010年佳木斯、富锦2个代表站55 a的最大冻土深度及影响冻土的降雪、冬季温度等资料,采用气候趋势系数和气候倾向率的方法,对1961年以来佳木斯地区最大冻土深度变化进行了分析。结果表明,佳木斯地区最大冻土深度年际变化呈减小趋势,西部减小趋势明显大于东部;影响最大冻土深度变化的主要因子是最大积雪深度和冬季平均降水量,而且两者是呈负相关,相关系数通过信度为0.001的显著性检验。

为了研究石河子地区冻土分布的时空演变规律及其影响冻土的主要气象因子,通过对石河子地区4个气象台站冻土气象观测资料的整理和分析。结果表明:在全球变暖背景下,近50年来各站最大冻土深度逐渐减少,但减少的程度不一致,其中莫索湾站减少明显,石河子站次之,炮台站、乌兰乌苏站变化不明显。石河子的冻结始日最早,莫索湾地区最晚;炮台解冻最晚,莫索湾站最早;冻土持续时间炮台站、石河子站、乌兰乌苏逐渐减少,莫索湾站逐渐增加。影响冻土变化的主要影响因子是冬季平均气温和最大积雪深度。