为探究雨水感热作用下的降雨对多年冻土路基稳定性的影响，参照青藏高原北麓河地区的环境特点和多年冻土路基结构，通过底板-大气双控温室内模型箱开展了多年冻土区沥青路面路基模型试验，考虑了环境潜在雨水温度导致的雨水感热能量脉冲作用，分析了多周期不同降雨工况下的路面温度与辐射、路基含水量、热通量和温度响应。结果表明：多年冻土环境中雨水温度与气温在夏季差异显著，最大温差近3℃,在春秋季差异小于1℃;受雨水感热的影响，夏季降雨引起路面温度、地表向上辐射通量和浅层土壤热通量显著降低，导致的路基降温效果从强到弱为路面、路肩、边坡、天然场地，降幅与降雨量正相关；秋季降雨对路基土体降温效果较弱，春季降雨促进路面与路肩下土体热通量和温度的降低，而易引起边坡和天然场地土体的升温；同样，多年冻土路基活动层水分变化表现出相似的季节特征，但含水量增量从大到小为路肩、边坡、天然场地、沥青路面，降雨对路面下土体含水量的影响深度(大于0.25 m)小于路肩(小于0.35 m)。因此，在降雨入渗深度范围内，多年冻土路基不同深度土体周期性平均降温从大到小为路肩、边坡、天然场地，沥青路面下土体仅在浅层0.05～0.15 m降温显...

青藏高原暖湿化诱发的多年冻土和寒区工程水热变化是第三极冻土生态与地质演化问题的关注焦点。目前降雨影响下的多年冻土地表能量收支建模未考虑雨水温度的影响，忽略了降雨能量脉冲作用。在已有的冻土水热耦合理论的基础上，通过引入考虑雨水感热的地表能量平衡理论，完善了考虑降雨能量的冻土水热耦合模型，基于青藏高原北麓河现场监测验证了模型的有效性，并分析了夏季降雨对地表能量平衡和活动层水热的影响机制。结果表明：考虑雨水感热的修正模型模拟土壤体积含水率、温度和热通量的平均偏差误差分别在±1.198%、±0.704℃和±1.66 W/m2之内，一致性指数分别大于0.877、0.929和0.937；优化后的模型提升了对地表吸放热状态的评估，能够较好地预测了雨后活动层水热的变化；夏季降雨增加地表蒸发潜热和雨水感热，降低地表净辐射、感热和土壤地表热通量使地面降温，降温效果与降雨强度正相关；同时受降雨时段影响，白天降雨事件的降温效果显著，雨水感热促进地表冷却，而夜间雨水短暂加热地表，蒸发潜热的显著作用使地表依旧持续降温。在地表温度梯度降低和雨水入渗的作用下，温度梯度水汽通量减少，液态水通量增加...

利用青藏高原腹地安多站土壤观测资料,根据10cm土壤日最高和最低温度将冻土分为融化过程、完全融化、冻结过程和完全冻结四个阶段,并结合感热通量、积雪深度、相对湿度和降水资料定性的探讨了冻融过程对地气热量、水分交换的影响。结果表明:各层土壤在东亚季风爆发前期由上至下完成融化过程,10月中旬12月上旬完成冻结过程,融化期普遍长于冻结期。土壤湿度大值区在时间上集中在高原雨季,空间上10cm深度以上为湿度大值区,而且上层土壤的温度梯度要明显大于下层。在融化阶段整层土壤的温度长期保持0℃的等温相变现象,此时,表层土壤温度日变化幅度为全年最大,最高日变幅达22.5℃。安多站地面除12月个别天数和1月上旬是冷源外,全年为地面热源,近地面感热通量从1月开始增大,到6月上旬达到峰值,之后逐渐减小。同时,感热通量的变化对相对湿度、降水和积雪的变化较为敏感。

利用2007年青藏高原冰冻圈观测研究站在唐古拉和西大滩综合观测场的实测资料,计算了藏北高原多年冻土区2种不同植被下垫面的能量收支各分量,并对其季节变化特征和主要影响因素进行了分析.结果表明,该区域地表净辐射季节变化十分显著,主要受到太阳高度角和下垫面状况的影响;地表热通量季节变化同净辐射相似;感热通量春季达到最大,在夏季有所下降,冬季最小,其变化与降水过程,土壤冻融过程,下垫面状况及净辐射变化密切相关;而潜热通量夏季最大,冬季最小,其变化主要受降水和土壤含水量的制约.藏北高原多年冻土区冬春两季地气能量交换以感热传输为主,夏秋两季则是潜热输送占主导地位.

多年冻土的形成、发展和存在状态与地表能量平衡中各要素的变化特征密切相关,青藏高原地表能量平衡方程中各要素的变化具有如下特点:1)年总净辐射和年总辐射量均比较高;2)地表反照率一般较低,绝大多数下垫面类型的反照率在0.4以下;3)大部分地区地表的地气热交换总量中,蒸发耗热较小,感热交换量远大于蒸发耗热量,占辐射平衡总量的70%左右;4)目前大部分多年冻土地区的土壤热通量为正值,导致多年冻土处于退化过程中.针对高原地区辐射比较强的特点,在青藏公路五道梁北坡进行了减少沥青路面辐射增温的试验.结果表明:在沥青路面刷涂白色或浅色涂料可以有效保护沥青路面下的多年冻土,其中白色路面可以使路面下4 m处的地温降低1℃以上.

在广大的冻土地区,尤其是常年多风的冻土地区,空气与地面之间的热交换不仅仅表现为传导、自然对流和辐射。在风的作用下,地表上部空气的强制对流和表土层中的水分蒸发大大增强,对冻土层的热状况产生重要的影响。对于像青藏高原这样的冻土地区而言,地面上 1. 5m处空气的年平均温度要比下附面层底的年平均温度低 3～3. 5℃以上;同时,对于表土层潮湿的冻土地区而言,水分的蒸发也将会带走土体中的大量热量。从冻土地区风作用的概念———冻土地区的风降低地表温度、促进下伏冻土发育的作用出发,分析了影响冻土地区风降温作用的诸多因素,给出在强风、表土含水量大的条件下,风作用表现得非常显著的结论。然后,通过对比、分析青藏铁路北麓河试验段的 2个工程实例,验证了风的作用对冻土温度状况的重要影响。最后,给出了风作用在冻土地区若干基础工程实践中直接或间接的应用,以及利用风的降温作用来保护冻土的工程措施的使用条件和局限性。