基于主动冷却路基原理，提出能主动调控热量的寒区路基结构形式——含水调控层路基，即在寒区路基中埋置一定厚度的含水调控层，根据不同季节，通过调控层水、冰相变来调节外界能量输入，达到保护路基下冻土的目的。为分析含水调控层路基冷却效果，以五道梁地区普通路基为对象，考虑未来50 a气温上升2.6℃气候环境，研究分析了含水调控层路基的冷却效果，并确定了含水调控层路基调控水层的合理厚度。结果表明：在五道梁气候环境下，同普通路基相比，路基中设置含水调控层，可有效地调节外界热量或冷量的输入，具有明显保护冻土的作用；通过含水调控层水层厚度为0.4、0.6、0.8、0.9、1.0 m的对比分析，同普通路基相比，各水层厚度路基中冻土上限分别上升了1.46、2.66、3.56、3.86、4.16 m;当水层厚度为0.8 m时，路基中融化盘消失时间与水层厚度为0.9 m和1.0 m时相同，均为第45年。因此，在设置的五道梁气候环境下，调控含水层水层合理厚度应为0.8 m。
对哈齐(哈尔滨—齐齐哈尔)客运专线DK221+150断面温度场进行实测,并对该断面温度场进行了二维有限元分析,研究季节性冻土地区铁路路基冻结深度变化规律及其影响因素,并拟合出冻结深度与热通量及持续冻结时间的函数关系。结果表明:该地区铁路路基最大冻结深度约0.3 m;路基冻结深度主要取决于浅层土体的热通量及持续冻结时间;当表层热通量降低至某一临界值后,土体冻结深度不再发展,冻土厚度开始逐步减少;冻结深度与热通量、持续冻结时间呈线性关系,随着冻结状态时间的延长,热通量的敏感性下降,持续冻结时间敏感性上升。
土壤热通量是地表能量平衡的重要分量,其估算方案在研究地表能量平衡研究中必不可少。利用青藏公路沿线5个站点0～20 cm的实测土壤层温、湿度及5 cm土壤热通量资料,以翁笃鸣气候学计算方案为基础建立了优化的5 cm土壤热通量计算方案。通过唐古拉和西大滩两个独立站点的检验结果表明,优化方案的结果相对于原方案有较大的改善,唐古拉和西大滩5 cm土壤热通量均方根误差值分别减小了3.2 W·m-2和4.8 W·m-2,而相对误差分别减小了61.9%和36.1%,即新方案能够较好地估算出青藏公路沿线多年冻土区5 cm土壤热通量。使用优化方案模拟了青藏公路沿线11个站点5 cm土壤热通量变化,结果显示,近十年青藏公路沿线土壤热通量呈现出增大的趋势,其中,5 cm土壤热通量增大了近1.0 W·m-2,而且各观测场的年平均土壤热通量值均大于0.0 W·m-2,表明就年尺度而言,热量有盈余,盈余热量用于加热下层土壤,引起活动层厚度增加,平均状况下土壤热通量每增大1.0 W·m-2,活动层厚度增大约...
利用高分辨率卫星资料结合野外蒸散发相关观测数据，研究青藏高原地区中部典型下垫面高原大气、高原湖泊、冰川（雪山）、高原草甸、高原湿地系统内各种不同下垫面上蒸散发的区域分布及季节变化特征，以实现观测点向区域的尺度转换。通过对高原中部地区的高原大气、高原湖泊、冰川（雪山）、高原草甸、高原湿地等典型下垫面上的近地层和大气边界层的综合观测，得到卫星遥感参数化方案中蒸散发所需的基本特征参数，再运用改进的卫星遥感参数化方案计算得到该地区区域上的高分辨率地表热通量，进而得到区域蒸散发。通过对高原中部地区的不同典型下垫面上的近地层和大气边界层的综合观测，得到卫星遥感参数化方案中蒸散发所需的基本特征参数得到区域蒸散发。以期对青藏高原地表水文过程和水资源状况有一个精细的和总体的初步认识。
2014-01森林积雪升华（包括升华和蒸发）动态过程的准确估算，是正确理解地表能量和水量平衡的关键，也是区域水文模型和气候模式的重要环节，对应对全球变化与水资源安全具有重要意义。目前森林下垫面，特别是温带针阔混交林的积雪升华过程研究还很薄弱，相关模型无法反映森林组成与结构对积雪升华过程的影响。本项目拟以长白山阔叶红松林为研究对象，通过5套涡动相关系统对裸地、30年次生针阔混交林林冠上下和老龄林林冠上下水汽通量进行观测，结合相应气象要素与积雪变化过程观测，揭示森林组成与结构对林冠截雪过程及其对积雪升华过程的影响规律，构建以森林组成与结构为特征参数的积雪升华过程模型，为提高森林积雪升华过程模拟精度和准确预测全球变化背景下积雪升华过程提供理论依据。
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