多年冻土活动层内部冰-水相变会导致多年冻土地表出现季节性的冻胀和融沉,而其上限处地下冰融化将引起地表的长期沉降,因此揭示地表形变的季节和长期变化规律可为多年冻土变化研究提供新的视角和方法。本文以青藏高原多年冻土区北界(西大滩—昆仑垭口)为研究区,利用C波段降轨Sentinel-1数据,采用SBAS-InSAR技术获取该地区多年冻土2014—2020年的地表形变时间序列结果,并基于长期形变速率和季节性形变量探讨了该地区的多年冻土形变规律。结果表明:在多年冻土北界西大滩沟谷地区,不连续多年冻土区形变空间差异较大,多年冻土区的长期沉降速率和季节性的形变量高于季节冻土区。此外,高温多年冻土地表沉降比低温多年冻土更为显著,形变空间分布特征与地貌单元紧密联系。与西大滩谷地相比,昆仑山垭口地区和楚玛尔河高平原区域的长期形变速率与季节性形变量都明显增大。同时热融湖塘的形成过程与地表形变有着直接的关联,在热融湖塘发展早期,地下冰融化使得区域季节性形变量增大,随着热融湖塘扩张,区域长期沉降速率加剧,热融湖塘进一步发展后,区域季节性形变量可能降低。

活动层内部的冻融锋面是冻融过程中冻结土层与融化土层的分界面,其上下土层的水热参数有着显著差异。在陆面过程模式中准确描述冻融锋面的移动过程将有助于提高其对多年冻土水热过程的模拟能力。本研究首先将Noah-MP陆面过程模式的模拟深度扩展到20 m,并将原模式的4层土层增加到19层土层,同时引入前人的有机质方案和植被根系方案,然后在此基础上,通过耦合Stefan方法以加强模式对冻融锋面的模拟能力,进而探究耦合Stefan方法的Noah-MP模式对西大滩多年冻土站点水热过程的模拟效果。研究中设置了不耦合Stefan方法的CTL控制试验和耦合Stefan方法的STE对照试验来分别模拟西大滩多年冻土站点2012年0～20 m的土壤温度与土壤液态含水量,模拟结果用站点0～3.2 m内10个深度的日均土壤温度、土壤液态水含量监测数据以及3 m、6 m和10 m的年均地温监测数据来做验证。研究结果表明,由土壤温度模拟值插值得到的冻融锋面（0℃等温线）有明显阶梯状特征,最大冻融深度与实测相比偏大。耦合Stefan方法增强了Noah-MP模式模拟冻融锋面的能力,使得模式能够基于Stefan方法较好地模拟出冻...

以青藏高原多年冻土区北界的西大滩为研究基点,选取多年冻土不同退化阶段的两个样地,对植被分布特征、冻土活动层和土壤特性等进行调查监测,同时分析不同活动层状态下土壤水热、养分和地表植被特征变化及相互间的作用关系.结果表明:西大滩地区的植被以浅根系植物为主,0～10cm的表层土壤中地下生物量约占地下生物总量的63%和62.2%之多.在气候条件基本一致的情况下,多年冻土的存在情况及活动层土壤水热状况对植被生态系统的演变起决定性作用.高地表植被覆盖下的冻土土壤水热调节能力强,有助于延缓冻土退化过程.西大滩土壤全氮、碱解氮、速效钾与有机质含量密切相关,含量随冻土退化明显减少,且随土层深度的变化曲线表现为相同的趋势.土壤表层养分和速效养分受冻土退化程度的影响较大.

在对昆仑山北坡岛状冻土区西大滩大型饮用矿泉群水文地质、导水与控水断裂、水化学等方面实地调查和EH-4高频、电测深勘探的基础上,认为矿泉群的补给源为昆仑山玉珠峰一带的现代冰川底部冰雪覆盖融区水、冰雪消融水、大气降水和地表水.补给源水通过具多期活动性的F3和F4正断层组破碎带补给深层地下水.深层地下水在西倾近南北向正断层组F2及F2-1,2的导水断层破碎带富集并继续向北径流,径流至F1南倾活动性逆断层上盘时,形成富水"三角区",并沿F1断层破碎带排泄出地表,是西大滩大型饮用矿泉群形成的主因.

结合1975年已有勘探资料,对青藏高原多年冻土北界西大滩进行了雷达勘探。勘探发现,近30年来青藏高原多年冻土北界发生较大规模的多年冻土退化,多年冻土面积从1975年的160.5 km2退化成现在的141.0 km2,缩小约12%;开始出现多年冻土的最低高程为4 385 m,比1975年升高了25 m。近30年来研究区的气候变化是造成北界多年冻土退化的主要原因。相同气候背景下,多年冻土腹部地温有升高,但在30年尺度上不会发生明显的退化。本次冻土区域调查的结果可为检验冻土-气候关系模型的可靠与否提供依据。