利用威海地区3个国家基本气象站2020年12月-2021年2月雪深观测资料，从绝对误差和相对误差两个方面，以人工观测为参考标准，对雪深自动观测与人工观测误差进行定量分析。研究得出：雪深自动观测与人工观测总体趋势一致，在不同测站不同时段有所差异；自动观测与人工观测出现误差的主要原因包括风力、气温等气象要素，以及人为因素、观测环境及积雪观测规范等的影响。研究结果为提高雪深观测自动化程度提供了实践参考。
利用近10 a G6京藏高速沿线自动气象站与交通气象站逐时观测资料，分析G6呼和浩特—卓资县—集宁区段(简称G6呼集段)道路结冰的时空特征及影响因子的变化规律。结果表明：10—次年4月为G6呼集段道路结冰易发期，通过分析“冰点”温度变化，G6呼集段呼和浩特至集宁方向路面温度(简称路温)和气温呈先陡降再缓升的U型特征，卓资段为U型底部，呼市至卓资、集宁段结冰日数呈现“少、多、少”分布，卓资段最先达到结冰气象条件。降雪、积雪是引发该路段道路结冰的主要诱因，年均40次，占比89%,降雪结冰主要发生于11至次年3月，傍晚至凌晨为结冰高发时段，结冰过程持续5～30 h;积雪结冰的特点是时间短，冰面浅薄。降水和高湿引起的道路结冰年均不到5 d,占比11%,主要发生于秋冬、冬春交替夜晚。日最低气温主要集中于06—07时，白天路温高于气温，两者变化趋势一致，其温差从日出至日落呈先增后减，夜晚气温略高于路温，温差稳定。通过路温和气温的变化关系总结出不同区段、时期的温差公式，利用高分辨率气温数据实现路温精准监测，达到及时预警的目的。
为研究机器学习（Machine Learning,ML）方法在冻土力学参数预测中的性能及其应用，本文采用4种ML算法（DT、MLP、SVM以及GP），基于116组冻结黏土定向剪切试验数据，以中主应力系数b、主应力轴方向角α、平均主应力p和温度T为输入，以冻结黏土的力学参数(应力应变曲线（Stress-Strain Curve,SSC）模式和破坏强度qd)为输出，建立预测模型。通过交叉验证以及与补充试验数据的对比，评估了ML模型的预测性能。并基于最优ML模型分析在多输入参数空间下冻结黏土力学参数的分布，最后结合模型的可解释性（SHAP方法）进行参数敏感性分析。结果表明，基于ML方法可准确预测出冻结黏土的SSC模式和qd，其中MLP模型的预测表现最优；ML预测模型可以在多参数空间下模拟出冻结黏土SSC模式和qd与各输入参数之间的复杂非线性关系；通过SHAP方法有效量化了四种输入参数对于冻结黏土力学参数的影响程度：对于SSC模式的影响程度从大到小为α、p、T和b，对于qd的影响程度从大到小为T、b、α和p...
冰岛南部陆坡岩芯沉积物记录的末次盛冰期以来海洋沉积物来源可以反映千年尺度的冰盖及洋流变化。本文利用冰岛南部陆坡ARC05/IS-2A岩芯沉积物浮游有孔虫AMS14C测年数据构建年代框架，并进行了粒度、颜色反射率以及高分辨率X射线荧光光谱仪元素地球化学测试。根据X射线荧光光谱仪分析结果，通过因子分析方法确定了IS-2A岩芯沉积物的主要物质来源；结合前人对冰盖及洋流变化的研究，重建了末次盛冰期以来冰岛南部陆坡沉积物来源的演化过程，讨论了沉积物来源变化及其与周边主要冰盖活动之间的关系。结果表明，末次盛冰期以来IS-2A岩芯沉积物以陆源输入为主。其中，末次盛冰期研究区碎屑沉积物主要来自冰岛冰盖、不列颠-爱尔兰冰盖和斯堪的纳维亚冰盖。而在末次冰消期初期，陆源碎屑物质整体增加，它们主要来自近源冰岛冰盖、斯堪的纳维亚冰盖和不列颠-爱尔兰冰盖以及远端劳伦德冰盖。末次冰消期中后期，由于搬运条件的减弱，劳伦德冰盖的陆源输入有所减少，反映了冰盖活动对研究区沉积物来源的制约。进入全新世后，现代洋流体系形成，在冰岛-苏格兰溢流水和北大西洋暖流的共同作用下，沉积物主要来自冰岛和欧洲西部，拉布拉多半岛的碎屑物质也有...
在冻结法施工中，保证冻结壁稳定性至关重要，传统的现场检测方法因其间断性而无法提供实时监测，限制了对冻结壁潜在灾变的及时响应，采用冻土的深层原位精准探测是揭示冻结壁重大工程灾变机理及灾害预警的有效手段。基于卷积神经网络提出一种基于图像数据驱动的冻土强度智能识别方法，通过对93组试样的多角度图像捕获及随后的单轴抗压强度试验，标注试样图像与实际强度数据并结合图像数据增强技术构建了深度学习模型训练所需的图像数据集；利用迁移学习深度残差网络34层(ResNet-34)模型，并对比其它不同模型的训练过程和测试结果，发现ResNet-34模型效果最佳，准确率为92.8%且没有出现过拟合现象；应用深度学习模型对冻土强度的影响因素土质、温度和含水率进行识别，发现模型能有效识别出三个变量，证明了模型识别冻土强度的科学性和可靠性；此外研究了模型在不同干扰条件下的表现，模拟典型干扰场景并分析其对模型预测性能的影响，为后续改进数据增强策略和模型优化方向提供依据；引入Grad-CAM(Gradient-weighted Class Activation Mapping)可解释性分析方法揭示卷积神经网络在冻土强度识...
湖泊面积和水量的变化对干旱区生态环境有着重要的影响。本文以青海省格尔木河流域的东达布逊湖为例,基于GEE云计算平台和Landsat数据,构建多指标随机森林算法提取1987—2021年的湖泊面积;结合ICESat和Cryosat等激光雷达数据刻画湖泊水面—水位关系,估算湖泊水量变化;并利用ERA5-Land数据和钾盐开采量基于相关性分析和随机森林贡献率计算方法探讨自然因素和人类活动对湖泊的影响程度。结果表明:湖泊面积在时间上的变化划分为扩张期、萎缩期、恢复期、萎缩期和快速恢复期5个阶段;而在空间上表现出南部萎缩、向西北部扩张的特征;2003—2021年东达布逊湖水量呈现上升趋势。气温、冰川冻土融化和太阳辐射是影响湖泊面积的主要因素,其贡献率分别为31.0%、29.4%和15.5%。在人类活动影响方面,2010年后钾肥的开采是湖泊面积变化的重要诱因。基于ARIMA模型预测发现,湖泊面积将于2030年减小至302.78 km2。
青藏高原东南缘地形起伏大，构造运动活跃，发育着冰川和冻土，地质灾害种类多且发生频繁。为研究该地区地质灾害的分布特征和运动规律，选取澜沧江德钦段作为研究区，基于一个轨道的ALOS-2卫星和3个轨道的Sentinel-1A卫星数据，利用Stacking-InSAR和DS-InSAR技术分别进行了研究区大范围地质灾害调查和典型泥石流物源区的时间序列监测，并采用奇异谱分析(SSA)提取了形变的周期项特征。结果表明：研究区内共存在670个形变区域，石冰川占大部分，位于海拔较高的山顶，距澜沧江5 km的范围内有27个滑坡；选取的典型泥石流物源区2017～2022年形变时间序列呈线性趋势，其中石冰川周期项形变与降水量和气温存在相关性。
南极海冰的生长消融与全球气候变化密切相关，而海冰上覆盖的积雪会对海冰的生长消融产生较大的影响。利用南极中山站附近海冰上的GPS数据，采用GNSS-IR(GNSS interferometric reflectometry)技术对海冰上覆积雪深度进行反演。首先，采用最小二乘谐波分析(least-squares harmonic estimation, LS-HE)方法提取反射信号的主波峰，计算反射面到天线相位中心的距离；其次，采用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)聚类算法对反演结果进行质量控制；最后，利用现场实测雪深数据对反演结果进行了验证，平均偏差为-0.01 m,RMSE为0.012 m，表明GNSS-IR技术能够有效反演海冰表面积雪深度。
土工合成材料广泛应用于寒区工程建设,但土体与材料界面的剪切强度是其薄弱环节。受降雨、灌溉等因素影响,土体在一定深度范围内经历湿干循环作用。为研究湿干循环作用对冻土与土工合成材料界面剪切强度的影响,本文基于控温直剪仪对粉质黏土-复合土工布在常法向应力条件下界面剪切特性开展试验研究,试验因素包括湿干循环次数、温度和法向应力。结果表明,常温条件下湿干循环对界面剪切强度有劣化作用,负温条件下界面剪切强度随湿干循环次数增大整体呈现增大趋势,经过一定循环次数后趋于稳定。湿干循环作用下界面黏聚力和内摩擦角的变化规律与界面剪切强度变化规律相对应,而界面黏聚力的变化是引起剪切强度变化的主要因素。通过对剪切强度的影响变量及其交互作用进行显著性分析,发现法向应力、冻结温度和湿干循环次数均对剪切强度有强显著影响,法向应力和温度的交互作用以及温度和湿干循环次数的交互作用也对剪切强度有显著影响。本文研究成果可为复合土工布在冻土工程中的应用提供参考。
