全球变暖对北半球多年冻土的影响日益显著，多年冻土退化是现代冰冻圈中与气候变化相关的最紧迫问题之一。本研究基于15种不同地球系统模式（ACCESS-CM2、ACCESS-ESM1-5、BCC-CSM2-MR、CanESM5、CESM2、CESM2-WACCM、EC-Earth3、FGOALS-f3-L、IPSL-CM6A-LR、MIROC6、MPI-ESM1-2-HR、MPI-ESM1-2-LR、MRI-ESM2-0、NorESM2-LM、NorESM2-MM）的CMIP6土壤温度数据，分析了未来不同排放情境（SSP126、SSP245、SSP370和SSP585）下北半球多年冻土面积和活动层厚度（ALT）的时空格局，重点解析了影响ALT变化的主要环境驱动因子。结果表明：各地球系统模式（ESM）对ALT的模拟能力差异显著。基于性能最优的4个ESM（MPI-ESM1-2-LR、ACCESS-ESM1-5、MPI-ESM1-2-HR和BCC-CSM2-MR）分析发现，2015—2100年间，高排放情境（SSP370、SSP585）下多年冻土面积减少速率显著加快，SSP585情境下冻土面积消退...

【目的】干涉合成孔径雷达测量(InSAR)技术近年来被广泛用于反演活动层厚度（ALT），然而现有研究较少考虑冻融对地表形变和土壤孔隙水热变化的影响，因此，本文构建了考虑土壤水热变化的ALT反演模型。【方法】使用InSAR技术和CNNBiLSTM-AM模型得到地表参数，顾及冻融驱动下活动层的变形和土壤孔隙及水分的变化构建了活动层厚度反演模型。首先，通过SBAS-InSAR技术提取研究区垂直向地表形变。然后，构建CNN-BiLSTM-AM模型，使用卷积神经网络（Convolutional Neural Networks, CNN）对多源遥感数据特征提取，采用双向长短期记忆网络（Bi-directional Long Short-term Memory,BiLSTM）对提取特征进行预测，添加多头自注意力层（Attention Mechanism, AM）提高模型对关键信息的提取，得到多特征约束下的土壤含水量预测值。最后，以垂直向地表形变作为表征活动层的主要参数，构建基于土壤孔隙比和土壤含水量的活动层厚度反演模型，得到兰新高铁冻土区活动层厚度的时空分布。【结果】模型估计值与俄博岭实测数据验证的...

冻土活动层厚度（Active Layer Thickness,ALT）的变化是反映青藏高原多年冻土发育情况及其状态的一个重要指标，监测活动层厚度变化对寒区景观稳定发展、碳循环等方面具有非常重要的意义.由于合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）技术具有大范围、高精度、高时空分辨率等优势，近年来逐渐被用于反演活动层厚度.已有研究中基于InSAR和土壤一维热传导模型的活动层厚度估计方法，没有充分考虑到冻土中土壤水分对流引起的热量传递.因此本文提出了基于InSAR时序形变及土壤热传导-对流模型的活动层厚度估计方法，利用土壤热传导-对流模型建立InSAR探测的最大融沉形变与最高地温之间的滞后时间与活动层厚度之间的相关关系，实现了由滞后时间直接推算大范围、高分辨率的冻土活动层厚度.本文以青藏高原五道梁多年冻土区为例，利用116景Sentinel-1影像图作为实验数据，估计了该地区2017—2020年的平均活动层厚度.结果表明，活动层厚度值范围为0～7.0 m，平均活动层厚度为3.06 m，与已有研究中相近时间段相关成果及...

气候变暖正在导致北半球多年冻土区的土地覆被类型和植被生物量发生快速变化，而不同冻土类型区和不同土地覆被类型区对气候变化的响应程度尚不清楚。基于Slope趋势分析和皮尔逊相关性分析，量化了2000～2021年北半球多年冻土区归一化植被指数(NDVI)的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明：约21.43%的多年冻土区NDVI值表现出显著增长趋势，其中连续和不连续多年冻土区的NDVI值增长速率是零星多年冻土区的2～3倍。在月尺度上，约33.75%多年冻土区的NDVI值在6月呈显著增长趋势，其中连续多年冻土区和灌丛植被类型区的增长速率最快。气温、降水量和活动层厚度均呈显著上升趋势，积雪覆盖率呈下降趋势。气温升高对俄罗斯等低纬度冻土区的植被生长起到了促进作用；降水在蒙古高原等一些特定干旱区对植被生长具有促进作用，但在俄罗斯中部和加拿大南部存在不利影响；积雪对于俄罗斯南部等积雪覆盖较低地区的植被生长有促进作用，而对于北极等积雪覆盖较高的地区存在不利影响；活动层厚度的增加有助于俄罗斯北部等冻土区的植被加速生长。总之，北半球多年冻土区植被整体呈增长趋势，气温升高仍然是北半球多年冻土区植被生长的主控因...

活动层作为多年冻土区水热物理和力学动态最活跃的近地表层，是供给高寒植物生长所需水分和营养物质的关键区，是多年冻土与大气圈、土壤圈进行能水和物质交换的主要通道，也是微生物活动最频繁和生物地球化学循环最关键的冷生土壤层。近几十年来，在气候变暖和人类活动增强影响下，多年冻土区活动层厚度（ALT）普遍增加，对寒区环境与冻土工程产生了不利影响。本文对影响天然状态下ALT空间分异的宏观地质地理和微观局地因子、ALT的野外测量和模拟计算方法、ALT对气候变化的响应特征进行了回顾，并探讨了ALT变化对高寒生态环境的影响。研究表明：太阳辐射及其重分布和下垫面的复合作用是ALT空间分异的主因，在其他因素和条件一致时，高程多年冻土下界和纬度多年冻土南界附近的ALT较厚；近三十年来ALT积极响应气候变暖，随气温升高而增加，但区域差异明显，中纬高海拔和山地多年冻土区ALT大部分呈显著增加趋势，而高纬富含冰多年冻土区ALT因地下冰融化下沉，一定程度上抵消了因气候变暖而增加的部分。本文还展望了ALT未来研究方向，认为应聚焦ALT精准模拟制图、ALT变化的自适应机制、ALT变化对生物地球化学循环的影响和ALT变化对水...

评估当前和未来多年冻土空间分布和动态变化对全球碳循环模拟、气候变化预测以及工程风险评估至关重要。本文使用经广泛验证和应用的半经验模型Kudryavtsev方法，综合考虑温度、积雪、植被、土壤等因素对冻土的影响，以国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）模式模拟结果和SoilGrids2.0数据集等作为输入，计算了2015-2100年北半球冻土顶板温度与活动层厚度在SSP126、SSP245、SSP370和SSP585四种不同情景下的逐年时间序列数据，并根据顶板温度计算了北半球冻土面积。该数据集填补了未来不同情境下冻土分布预测数据的空缺，为冻土退化、气候变化、北极生态等相关研究提供了数据参考。数据集包括2015-2100年逐年以下实验数据：（1）冻土顶板温度数据；（2）活动层厚度数据；（3）冻土面积数据。数据集存储为.tif和.xls格式，空间分辨率为0.625°×0.4712°，由690个数据文件组成，数据量为35.6 MB。

基于2005—2016年青藏高原多年冻土区唐古拉和西大滩站的气象、涡动通量以及活动层资料，利用涡动相关法、气象梯度法和SHAW模型等方法探究了气候变化背景下高原多年冻土区地表能量通量变化规律及其对活动层的影响。结果表明：2005—2016年唐古拉和西大滩气温、地气温差有所升高，年降水量、10 cm土壤含水量及风速有所下降。2005年以来唐古拉和西大滩净辐射（Rn）与感热（H）呈增加趋势，潜热（LE）呈减小趋势，地表土壤热通量（G）变化较小。唐古拉和西大滩地表能量通量季节变化明显，但受海拔、纬度、坡向、土壤冻融过程、降水、下垫面状况等因素的影响，地表能量通量存在区域差异。研究时段内，唐古拉和西大滩地表冻结指数与土壤热通量呈负相关；融化指数、活动层厚度与土壤热通量呈正相关，融化期间土壤热通量积累量与融化深度的变化呈线性增加关系。

基于MODIS温度数据，采用TTOP模型和Stefan公式模拟了青藏高原地区的冻土分布并计算了活动层厚度，并与地面观测结果进行了对比。结果表明：2003—2019年青藏高原多年冻土面积为1.01×10～6 km2；多年冻土活动层厚度区域平均值为1.79 m，活动层厚度区域平均的变化率为3.67 cm/10a，且草甸地区的变化率明显大于草原地区，5100～5300 m高程带的活动层厚度变化速率最大。

为探究青藏高原近年来冻土退化情况，使用MOD11A1地温数据和Stefan模型，在1 km的空间尺度上模拟了青藏高原2000～2020年的多年冻土活动层厚度(AALT)。结果表明，近20年来青藏高原多年冻土AALT平均值达到2.43 m,AALT较厚的地区主要分布在多年冻土区的边缘，而AALT较薄的地区主要分布在大片连续多年冻土区的内部。AALT增厚区多呈面状、集中分布，主要分布在气温较高的青藏高原西部，且AALT与气温随时间的波动情况相似，都有增加趋势，说明AALT可能受气温的影响；而AALT变薄区多呈点状、零散分布，主要分布在青藏高原东部和西南部分地区。青藏高原上不同植被类型的AALT从大到小依次为灌丛>林地>草地>永久湿地；在灌丛地区，AALT与NNDVI呈显著负相关关系。

多年冻土区输电线路塔基基础附近活动层厚度和地下冰变化与基础稳定性密切相关，塔基施工的热扰动和混凝土基础的热效应使得基础周围冻土易发生退化，不利于基础的稳定。高密度电法是冻土工程环境研究中常用的地球物理方法，其探测结果的可靠性和分辨能力受数据采集方式、目标体地电结构影响。为减小对输电线路塔基附近冻土特征识别的不确定性，通过建立基础周围多年冻土地电模型的正反演模拟，发现活动层处于融化状态时各种装置方式数据采集均能较好地反映活动层厚度的起伏，但由于冻融锋面附近显著的电阻率差异，难以识别多年冻土层内的地下冰空间分布特征。而活动层处于冻结状态时进行探测能显著提高对多年冻土层内的地下冰空间分布特征识别精度，其中偶极-偶极装置可较好地识别高、低含冰量区域的发育位置和形态特征。在青藏直流输电线路塔基基础附近冻土探测中证实了方法的有效性，探测结果揭示了施工过程和基础热效应导致的塔基基础附近的地下冰退化。以上研究表明，通过正反演模拟，根据具体探测目标选择合适的探测时机和数据采集方式，能显著提高高密度电法探测结果的有效性和精度。