为研究埋地二氧化碳管道周围土壤温度场的分布规律，基于齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS示范项目二氧化碳输送管道，建立管道周围土壤温度场数值模型，采用Fluent软件对二氧化碳三种输送相态（低压液相、高压液相、超临界）下的典型工况土壤温度场进行计算。在低压液相输送的基础上分析管道周围土壤冻结范围的季节变化规律及不同埋深、不同运行温度对管道周围土壤冻结范围的影响，研究结果表明：随着埋深增大，管道周围多年冻土范围增大，季节性冻土范围受影响较小；而随着起点温度的升高，管道周围多年冻土和季节性冻土范围都减小，当温度升高至0℃时将不再形成冻土。在高压液相输送和超临界输送的基础上，以小麦为例分析管道运行温度变化对地表植被的影响，研究结果表明：为使土壤温度能满足沿线农作物生长需求，二氧化碳高压液相输送时，其管输介质温度不宜低于5℃，超临界输送时不宜高于50℃。

根据2018—2020年青海湖流域高寒草甸野外定点监测的温度、降水、土壤水热数据，分析了高寒草甸生态系统土壤冻融特征以及不同冻融阶段土壤温度、水分的日变化和季节动态过程。结果表明：(1)基于土壤温度变化特征分析，可将冻融循环过程划分为始冻期、完全冻结期、解冻期和完全融化期。各阶段持续的天数长短依次为：完全融化期>完全冻结期>解冻期>始冻期。从表层到深层土壤，完全融化天数持续增大，完全冻结天数趋于减小，0～180 cm土层完全融化期持续天数超过半年以上。(2)冻土表现出单向冻结、双向融化的规律，土壤融化速率(5.45 cm/d)快于土壤冻结速率(2 cm/d)。整个冻融过程，不同深度土壤水分的变化比温度的变化更复杂。(3)随着冻融循环过程，土壤温湿度呈现出周期性的季节变动特征。土壤温湿度日变化具有一致性，表层日较差大，随着深度的增加，日较差变小并趋于稳定。土壤剖面的结构特征对土壤水分异质性分布具有较强的解释性。

为了更好地认识季节性冻融区冻融过程对农田土壤温度和水分的影响,以吉林省长春市黑顶子河流域为研究对象,监测了冻融期流域内玉米田和水稻田土壤温度和水分的变化过程。结果表明:冻融期表层土壤温度主要受积雪厚度影响,深层土壤温度主要受土壤初始含水率影响。冻结期,冻结层含水率几乎都呈增加趋势,其中浅层土壤增幅最大;冻结速度慢、初始含水量低、相邻土层含水量高的土层冻结过程水分增加量更大,反之则小。融化期,各下垫面、土层土壤含水率基本呈下降趋势,且主要集中在表层0～30cm,水分损失以蒸发为主,冻结层对土壤蒸发有抑制作用;冻结层的融化是造成各下垫面不同土层土壤含水率差异,以及各土层在不同融化阶段土壤含水率差异的主要原因。

以南疆季节性冻土地区为研究背景,设置冻融期自然裸地土壤和温棚土壤2种处理,对比分析2个处理下土壤水热的监测数据。结果表明,温棚能减少热量散失,季节性影响不明显,土壤水热空间分布变化小,表层土受蒸发作用和土壤入渗影响,水热较低。自然裸地中土壤水热迁移规律受冻融条件(土壤冻结状态、气温等)影响较大,土壤水热存在影响与制约关系。冻结前浅层水热较小,随土深递增且变幅明显,深层土对太阳辐射影响明显滞后,水热波动小易保持温度且相对较高。冻结期水热均值为最低值,土壤水分高值区整体向下移动约15 cm,冻土层水分蒸发小,可积蓄水量,土壤冻结锋面随地表负温的降低向下迁移,同时水分带动下层土壤盐分向冻结层迁移。消融期土壤温度随土深减小,土壤表层水分下渗同时受蒸发作用大量散失,含水率仅为8.2%,水分高值区集中于30～70 cm且为冻融期最大。土壤含水率的增加抑制了土壤温度的提升,土壤冻结速率慢,时间长,融化速率快,融化时间短。

【目的】阐明新疆干旱区冻融土壤的水热耦合关系,建立在冻结融化过程中土壤水热耦合模型。【方法】以土壤水动力学、冻土物理学和统计学为理论基础,利用土壤水分与温度测量系统对不同土层深度土壤的温度和湿度进行测量,比较土壤含水率和温度随时间与深度的变化情况,研究了新疆典型干旱区细土平原区与沙漠交错带的冻融土壤水热迁移规律,分析不同土层深度土壤在冻结期、融化期的水热变化特征。【结果】土壤冻结融化过程中,各层土壤的液态含水率、温度均与环境温度的变化趋势基本一致,但随着土层深度增加,土壤温度和含水率的变化趋势均在逐渐减弱;深层土壤的液态含水率在冻结融化过程中基本不随环境温度升降发生变化,浅层5、20 cm土层的温度和含水率之间具有耦合效应。【结论】季节性冻土的水分和温度之间具有耦合效应。

青藏高原被誉为"中华水塔",其广泛分布的多年冻土和季节冻土在保证我国水资源安全上具有重要的地位。基于2015年7月-2016年6月青海海北站季节冻土的水热监测数据(土壤含水量为未冻水含量),分析了冻结深度的季节变化和冻融过程水热运移特征。结果表明:各土层土壤温度与土壤水分含量变化均表现为"U"型。土壤温度变化规律与日平均气温基本一致,但滞后于日平均气温的变化,滞后时间取决于土层深度。与多年冻土冻融规律不同,海北站季节冻土表现为单向冻结、双向融化特征,冻融过程大致可划分为三个阶段:冻结初期、冻结稳定期和融化期。同时,季节冻土消融速率大于冻结速率,且融化过程中以浅层土壤融化为主。在冻结过程中,土壤水分沿上、下两个方向分别向冻结锋面迁移,各土层土壤含水量迅速下降。而在融化过程中,各土层土壤含水量逐渐增加,且在浅层土壤形成一个土壤水分的高值区。土壤冻融过程中未冻水含量与各土层土壤温度具有较好的相关关系,且浅层土壤拟合效果优于深层土壤。本研究对揭示高原关键水文过程以及寒区水热耦合模型构建具有重要意义。

冬季土壤温度在土壤肥力、植被安全越冬、土壤微生物活动中扮演着重要角色。雪盖的反照与隔热作用对冬季土壤温度变化及冻融过程具有一定影响,深入探究积雪覆盖对土壤温度的影响机制有十分重要的意义。雪热力模型(Snow Thermal Model,SNTHERM)是用来模拟和预测积雪演化和冻土温度的一维质能平衡模型。基于该模型,结合积雪下冻土温度的观测试验,通过模型模拟结果与实测数据的统计特征参数分析,进行了积雪覆盖下冻融土壤温度变化过程模拟的有效性和精度评价。结果表明,在积雪覆盖条件下,SNTHERM模型能够有效地模拟雪盖下浅层(5 cm、10 cm、15 cm深度)冻土日平均温度的变化过程,模拟值与观测值具有很好的一致性。通过改进模型中土壤层水分迁移等因素,能够提高冻土温度的模拟精度,为研究积雪各参数演化过程与下垫面温度的相互作用奠定理论基础,有助于提高积雪参量空间遥感的反演精度。

通过对10、20、40、80、110和140cm湿地深处的冻土层在2月、5月、8月、11月4个月份的温度变化进行研究,分析了湿地冻土土壤各层温度年内变化特征。结果表明:冻土土壤表层温度随气温变化而变化,土壤深层受含水和微生物活动影响,出现变化异常,主要表现在110cm深处,在140cm深处基本为永冻层。

为了提高青杨在高海拔冻土层地区的生长量,采用陶瓷太阳能集热技术人工增加土壤温度,研究不同土壤温度对青杨生长的影响。分别设置2.0、3.0、4.0、5.0℃增温梯度,对4个处理组青杨根系处的土壤进行增温处理,测定青杨新生枝粗度、新生枝长度、胸径、树高,对比得出适宜青杨生长的土壤增温范围。结果表明:土壤增温4.0℃时,青杨的新生枝粗度增长量、新生枝长度增长量、胸径增长率均达到最大,分别为14.56 mm、22.91 mm、38.83%;增温3.0℃时,青杨树高增长率达到最大值,为25.79%;青杨根系基本土壤温度增加3.0～4.0℃时,最有利于青杨的生长。

在黑龙江省水利科学研究院水利试验研究中心的综合实验观测场,利用2011年11月-2012年4月一个冬季冻融循环期的实测黑土耕层剖面土壤湿度和温度数据,对典型中-深季节冻土区黑土耕层土壤湿度与冻结融化期土壤温度变化进行研究.根据阳坡的黑土耕层土壤浅层1 cm、5 cm、10 cm及15 cm四种不同深度,对冻融循环过程中土壤湿度随冻结融化期土壤温度变化特征进行分析,研究黑土耕层土壤冻融过程中不同深度土壤水分的变化情况,了解降水和温度对不同深度土壤湿度变化的影响.结果表明:在北京时间08:00、14:00及20:00,阳坡15 cm、10 cm、5 cm及1 cm深度黑土耕层土壤湿度随冻结融化期土壤温度变化的线性相关可决系数分别为0.9298、0.9216、0.5989、0.7281,斜率平均标准偏差分别为0.017、0.019、0.095、0.056,截距平均标准偏差分别为0.17、0.25、1.31、0.83.阳坡10 cm及15 cm深度的黑土耕层土壤湿度随冻结融化期土壤温度变化呈十分显著的线性相关关系.阳坡5 cm深度的黑土耕层土壤湿度在冻结融化期与土壤温度变化线性关系稍微显著.在...