黑龙江省是我国高纬度多年冻土的主要分布区，在气候变暖的趋势下，多年冻土退化严重，引起的水文、生态和环境等问题成为相关科学研究关注的焦点。基于黑龙江省34个气象站1971-2019a的气温和地表温度数据，采用冻融指数和地面冻结数模型，结合趋势拟合和局部薄盘光滑样条函数插值法等，研究了黑龙江省年平均气温、年平均地表温度和冻融指数的时空变化，冻土分布特征及其影响因素。结果表明：黑龙江省多年平均气温和地表温度变化范围分别为-8.64-5.60℃和-6.52-7.58℃，空间分布上随纬度和海拔呈带状分布，年平均气温和地表温度年际升温速率趋于一致，分别为0.34℃/10a和0.33℃/10a。从1971-2019a，大气冻结指数和地面冻结指数分别以-5.07℃·d·a-1和-5.04℃·d·a-1的速度下降，大气融化指数和地面融化指数分别以7.63℃·d·a-1和11.89℃·d·a-1的速度上升。大气/地面冻融指数的空间分布上均呈现出纬向趋势，但是在北部山区海拔的影响大于纬度。多年冻土主要分布在北部的大、小兴...
以牡丹江市东宁地区土层（粉土、粉质黏土、黏土）为研究对象，通过工程钻探等技术手段实地采取原状土样，筛选不同含水率、不同土质的样品，经过室内试验设置不同负温条件对原状土单轴抗压强度和三轴剪切强度等物理力学性质进行研究.结果显示，原状土在不同负温条件下冻结后单轴抗压强度随着温度的降低而增大，黏聚力随着含水率的增加呈指数型增大，内摩擦角随含水率的增加先增加后趋于稳定；在试验负温条件下，-20℃为变化界限，小于-20℃时，冻结土体的单轴抗压强度随含水率的增加呈现先增加后减小的变化规律，黏聚力随着冻结温度降低而增大，-10℃、-20℃条件下冻土的内摩擦角有相似的规律，未随含水率增减发生明显变化，此时冻土抗剪强度随着冻结温度的降低而增加；大于-20℃时，冻结土体的单轴抗压强度随含水率的增加而增加，黏聚力不随冻结温度降低而增加，内摩擦角随着冻结温度的降低而增大，冻土抗剪强度随着冻结温度的降低缓慢增大趋于冰的剪切强度.
植被与多年冻土共同维系着大兴安岭地区的冷湿环境。随着全球气候变暖，大兴安岭多年冻土已发生严重退化，植被的生长也受到影响。在大兴安岭北部多年冻土区设置55个采样点，每个采样点采集多年冻土活动层厚度、林下灌木生物量和落叶松胸径树龄等指标，同时借助增强型植被指数（EVI）在区域尺度比较大片多年冻土区和岛状融区多年冻土区的植被生长状况。结果表明：黑龙江呼中国家级自然保护区（简称呼中保护区）活动层厚度的平均值为（0.47±0.14）m，保护区周边为（0.83±0.38）m，呼中保护区周边的活动层厚度大于保护区内。大片多年冻土区的活动层厚度平均值为（1.04±0.47）m，小于岛状融区多年冻土区的（1.40±0.41）m。呼中保护区和周边灌木生物量的平均值分别为（201.75±71.70）g·m-2和（259.10±111.14）g·m-2，胸径与树龄比值的平均值分别为（0.20±0.08）和（0.26±0.14）。大片多年冻土区和岛状融区多年冻土区林下灌木生物量的平均值分别为（128.31±63.33）g·m-2和（199.04±...
利用1982—2006年NOAA AVHRR-GIMMS NDVI和2002—2010年MODIS NDVI这2种数据并结合周边13个气象站的地表温度数据,分析1982—2010年黑龙江省多年冻土区生长季植被NDVI在时间和空间上的尺度变化及其与地表温度的响应关系。结果表明,黑龙江省多年冻土区生长季GIMMS NDVI和MODIS NDVI对植被NDVI具有很好的指示作用;1988—2004年植被波动较大,2004年以后植被增长趋势逐渐放缓,趋于平稳;在1982—2006年,植被NDVI与地表温度5月为显著正相关,6月相关性很弱,7、9、10月呈低度相关,8月则相关性显著。在2002—2010年,5、10月为低度相关,6月为显著相关,7—8月相关性较弱,9月为显著相关。总体来看,植被覆盖度不断变好;植被NDVI与地表温度具有较强的相关性,年际变化总趋势较为相似,具有同期性。
冻土是气候变化的敏感区,冻土中真菌对于预测冻土和气候之间的潜在反馈机制至关重要。本研究采用高通量测序技术对黑龙江省多年冻土和季节性冻土中真菌群落结构进行分析,结果表明:得到的454833条序列分属于6个门,40个纲,86个目,122个科。门水平上,真菌群落主要包括子囊菌门、担子菌门、毛霉亚门、芽枝霉菌门、捕虫霉亚门、壶菌门,以及分类未定或未明确菌门,其中子囊菌门优势作用明显,在多年冻土和季节性冻土中所占比例分别为81.23%和76.56%。属水平上,相对丰度前20位菌属中,只比对出Cladosporium、Mrakia、Fusarium、Mortierella、Solicoccozyma五个菌属。LEfSe分析发现,多年冻土中检测出特征种属20种,而季节性冻土中则未有特征性种属检出。Alpha多样性分析表明,多年冻土中真菌丰富度和均匀度平均值与季节性冻土无显著差异,多年冻土中真菌的Observed OTU指数比、Faith’s Phylogenetic Diversity指数比均显著高于季节性冻土(P <0.05)。
冻土活动层是冻土地区地层内水热交换最为活跃的区域,对气候与环境变化十分敏感。黑龙江省气候环境独特,冻土活动层受到地理位置(坡度、坡向及高程)、下垫面因素(地表土壤含水量、植被、积雪)及太阳辐射(地表反照率、土壤感热及潜热通量)等环境与气候变化的影响十分敏感。通过灰色关联、相关分析、趋势度检验、向量自回归模型发现:年内尺度上,冻土活动层厚度主要受到土壤含水量及植被的影响较大;年际尺度上,冻土活动层与积雪、植被、潜热通量呈负相关,并在不同的区域呈极显著负相关;与感热通量呈正相关,并在部分区域呈极显著正相关。近30 a来冻土活动层及各影响因素在各区域呈现不同的变化趋势,各影响因素对冻土活动层厚度影响程度不同,由高到低依次受到潜热、土壤含水量、植被、感热及雪深的影响,特别是潜热对冻土活动层厚度长期变化的贡献率达到35.09%。这种现象与东北地区独特且复杂的地理环境以及近30 a来各因素的变化关系密切。
积雪的变化对冻土区产生着重要的影响,在一定条件下积雪会对地表起到增温作用,在融化时又会对地面起冷却作用.本文利用基于逐日被动微波亮温数据所制作的积雪深度数据,对我国最北端黑龙江省冻土区进行积雪深度的时空变化规律分析.结果表明,黑龙江省冻土区在这一时间段内积雪深度呈轻微下降的趋势.其中多年冻土区积雪深度呈下降趋势,季节冻土区呈增加的状态.积雪深度在空间上呈现北高南低,平原低,山地高的分布状态.区域内积雪深度变化主要以减少为主,占黑龙江省冻土区面积的44.33%,主要集中在多年冻土区.呈增加状态的区域占冻土区面积的37.08%,主要集中在季节冻土区.
基于MK检验、滑动t检验、EOF分析方法,使用近50年(1961-2012年)黑龙江省32个气象基准台站逐日冻土观测数据、气温观测数据,对黑龙江省冻土厚度时空变化特征进行了分析。结果表明:(1)近50年黑龙江省冻土厚度减少了12.86 cm,下降速率为-0.53 cm/a,以2001年为界发生了突变。(2)冻土厚度空间分布呈现由北厚南薄格局,中部地区冻土厚度较同纬度其他区域偏低;空间变化呈现南部冻土厚度降低快,北部降低慢,中部与西部、东南部呈相反变化的特征,伊春、铁力、漠河观测点为冻土变化敏感区。(3)气温是影响黑龙江省冻土厚度变化的主要因素,与冻土厚度相关系数为-0.611。本文的主要贡献为揭示了黑龙江省冻土厚度的空间变化特征,为相关研究及各级政府规划提供了依据。
利用ARCGIS的空间统计分析和栅格计算功能,对黑龙江省30个气温站1960～2015年间的冻土平均厚度和气温数据进行相关关系的分析.研究发现:(1)黑龙江多年冻土出现退化趋势,主要表现为冻土厚度和分布面积缩小以及部分多年冻土消失.(2)1960～2015年间气温升高是多年冻土退化的主要自然原因.(3)55年来黑龙江冻土退化与平均气温呈显著负相关的相关关系.