青藏高原多年冻土区地表土壤水分是该区地表各圈层之间物质和能量迁移转化的重要媒介，准确的地表土壤水分时空信息有助于分析该区土壤冻融循环过程、多年冻土退化特征以及在探讨地表土壤水分对气候变化的响应等方面具有重要科学意义。现阶段，青藏高原多年冻土发生着不同程度的退化，对区域土壤水分产生了显著影响。受限于该区高寒、缺氧以及恶劣天气的影响，青藏高原多年冻土区大范围的高分辨率土壤水分信息相对缺乏。为此，以青藏工程走廊沿线区域为研究区，以土壤水分的相关地表变量（地表温度、归一化植被指数、增强植被指数、坡度、坡向、高程、土壤质地、经纬度）为输入变量，以实测地表土壤水分为目标变量，基于随机森林回归方法分别建立了白天和夜间的土壤水分反演模型，得到了研究区2015～2018年5～9月地表土壤水分含量数据。结果表明：两个土壤水分反演模型均具有较好的反演精度，模型训练结果和验证结果与实测土壤水分含量的相关性均大于0.97，误差较小（RMSE=0.03 m3/m3），偏差接近于0 m3/m3，对各站点模拟结果较优，反演得到的地表土壤水分空间分布特征与植被分布特征一致，自东南向西北呈递减趋势。

多年冻土区泥炭是全球重要的有机碳储存库，由于不同区域泥炭厚度以及计算时采用的间隔分辨率的不同，导致对全球多年冻土区泥炭地碳储量的估算不够精确。以新疆维吾尔自治区阿尔泰山3处典型多年冻土区泥炭剖面为研究对象，结合不同泥炭厚度，估算不同分辨率（2 cm、4 cm、8 cm和16 cm）下泥炭沼泽的单位面积有机碳储量，揭示3处泥炭沼泽单位面积有机碳储量的差异特征及其影响因素。研究结果表明，采用不同分辨率估算的泥炭沼泽碳储量存在明显差异，分辨率越低，估算结果的相对精度损失越大，泥炭沼泽单位面积碳储量的评估值越高；泥炭厚度越小，其碳储量估算受分辨率的影响越大。2 cm分辨率下的估算结果表明，新疆阿尔泰山黑湖泥炭沼泽有机碳储量为3 585.6 t/hm2，哈拉萨孜泥炭沼泽有机碳储量为2 697.1 t/hm2，三道海子泥炭沼泽有机碳储量为734.9 t/hm2；与其他地区相比，阿尔泰山多年冻土区泥炭沼泽固碳潜力巨大，区域气候模式、水热条件、植被等局地因素是影响不同泥炭沼泽单位面积有机碳储量差异的主要因素。

全球气候变暖及人类活动导致青藏高原大面积冻土退化、热融滑塌等问题,严重影响了多年冻土区工程建设和生态环境。利用无人机高空间分辨率影像和面向对象分类技术进行了黑河上游俄博岭垭口冻土区热融滑塌监测实验,详细分析了最邻近、K-最邻近、决策树、支持向量机(support vector machine,SVM)和随机森林5种面向对象监督学习方法提取冻土热融滑塌边界的性能和精度,并使用野外实测数据对实验结果进行验证。结果表明,面向对象分析中分割尺度对热融滑塌提取结果影响较小,而不同组合的分类特征影响较大,因此选择合适的分类特征是关键; 5种分类方法的总体精度均在90%以上,其中SVM方法的Kappa系数高于其他4种分类方法,表明该方法在本次实验研究中更适合无人机遥感影像冻土热融滑塌边界提取。无人机高空间分辨率遥感与面向对象分类方法相结合在冻土热融滑塌监测中具有广阔的应用前景。

通过对低频探地雷达在青藏高原冻土带环境下的探测深度、分辨率及反射特征分析的正演模拟来研究其在冻土带天然气水合物勘探中的可行性和关键参数。首先通过雷达测距方程计算确定了理论上探地雷达的最大探测深度与发射频率、地下介质电阻率、介电常数之间的关系,并根据电磁波反射理论计算满足冻土带天然气水合物探测深度所需的系统增益;随后通过低频探地雷达分辨率计算和仿真模拟来确定低频探地雷达在大尺度(200 m)范围的广义分辨率;最后参考已经发现天然气水合物的木里地区基本情况设计冻土及天然气水合物模型,利用时间域有限差分(FDTD)方法进行二维正演,获得了探地雷达信号在冻土带底界以及天然气水合物顶、底界的反射特征,为野外实测数据的处理及解释提供有用信息。研究结果表明,采用中心频率小于等于15 MHz且系统增益大于165 dB的低频探地雷达在地表电阻率较高的冻土区能够满足天然气水合物储层的探测深度要求;分辨率计算及仿真模拟表明低频探地雷达在满足一定条件下在200 m深度可以达到探测深度1%的广义分辨率;探地雷达信号在冻土底界、天然气水合物顶、底界均存在明显的强振幅和频率突变特征;理论计算结果认为应用低频探地雷达...