本研究旨在推进冻土观测自动化进程，提升监测精度，弥补传统人工观测方法操作繁琐、主观误差大且无法实现连续观测等不足。通过对比五种型号冻土自动观测仪与人工冻土器的观测数据，全面评估其数据质量，为气象业务化运行提供科学依据。利用2022—2024年全国24个省区1 172个气象观测站安装的DTD1、DTD2、DTD3、DTD4、DTD5五种型号冻土自动观测仪与人工冻土器的平行观测数据，从数据完整性（完整率≥98%）、准确性（标准偏差≤2 cm）、一致率（≥80%）、误判均值（≤6 cm）和冻融趋势（最大冻土深度数据相关性≥0.8）五个方面进行检验评估。截至2024年冬季，第一阶段运行设备349套，第二阶段运行设备364套，单轨业务化运行设备459套。DTD2型和DTD3型冻土自动观测仪在数据完整率、准确性、一致率、误判均值和冻融趋势等指标上表现优异，其单轨业务化运行通过率分别为88.73%和88.24%，远高于其他型号设备。DTD2型和DTD3型冻土自动观测仪数据质量高，能够满足气象业务化需求，建议在今后的业务运行中优先推广使用。

文章通过收集和整理2021年及2022年北京地区观象台、延庆、密云3个台站DTD4型冻土仪自动观测数据及人工观测数据，分别从数据完整性、数据准确性和数据可比性三个方面对平行观测结果进行分析。结果表明：2021年观象台站、密云站、延庆站数据完整性均较好，一致率评估结果均合格；数据准确性观象台站最好，密云站次之，延庆站最差，误判均值评估结果只有观象台站合格；2022年观象台站、密云站、延庆站数据完整性均较好，一致率评估结果只有密云站不合格；数据准确性只有观象台站较好，误判均值评估结果只有观象台站合格。该研究结果可为推动冻土观测业务自动化及冻土自动观测设备的算法改进提供有力的数据支撑。

利用威海地区3个国家基本气象站2020年12月-2021年2月雪深观测资料，从绝对误差和相对误差两个方面，以人工观测为参考标准，对雪深自动观测与人工观测误差进行定量分析。研究得出：雪深自动观测与人工观测总体趋势一致，在不同测站不同时段有所差异；自动观测与人工观测出现误差的主要原因包括风力、气温等气象要素，以及人为因素、观测环境及积雪观测规范等的影响。研究结果为提高雪深观测自动化程度提供了实践参考。

北极气候研究多学科漂流观测计划（Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate, MOSAiC）于2019年10月至2020年9月开展，期间获得了变量完整的大气、海洋、海冰厚度及积雪厚度观测，为海冰模式的发展提供了新的契机。本研究利用两个完整观测时段（2019年11月1日至2020年5月7日、2020年6月26日至7月27日）的大气和海洋强迫场，驱动一维海冰柱模式ICEPACK，模拟了MOSAiC期间海冰厚度的季节演变，同海冰厚度观测进行了对比，并诊断分析了海冰厚度模拟误差的原因。结果表明，在冬春季节，模式可以再现海冰厚度增长过程，但由于模式在春季高估了积雪向海冰的转化及对海冰物质平衡的贡献，模拟的春季海冰厚度偏厚。在夏季期间，2种热力学方案及3种融池方案的组合都表明模式高估了海冰表层的消融过程，导致模拟结束阶段的海冰厚度偏薄。我们的研究表明，使用变量完整的MOSAiC大气和海洋强迫场可以诊断目前海冰模式中的问题，为海冰模式的改进奠定基础。

针对复杂寒区地表冻融状态情况，基于GPS-IR (Global Positioning System-Interference Reflectometry)技术进行地表冻融状态监测精度研究。采用2017—2022年PBO (The Plate Boundary Observatory) GPS站点数据，结合SNOTEL气象站地表实测数据，充分考虑了复杂寒区地表积雪深度、土壤湿度和地表冻融状态对GPS (Global Positioning System)多路径观测值的影响，基于GPS-IR技术利用卫星反射信号来进行地表冻融状态监测。结果表明：在积雪深度和土壤湿度时间序列平稳的状态下，GPS-IR技术的冻融监测精度为90.63%，积雪深度和土壤湿度的波动都会导致监测精度下降。实验表明GPS-IR技术的监测精度会受到积雪深度和土壤湿度的影响，在地球物理参数小范围变化的情况下监测精度较好，对地表冻融状态响应敏感，是一种有效监测复杂寒区冻融特性的有效手段。

为研究寒区抽水蓄能电站库区冰情变化特征，文中采用冰情实时观测系统及无人机测绘技术，结合人工重点部位巡视观测手段，对库区冰情发展进行了观测，总结得到寒区抽水蓄能电站冰情发育特征，观测结果对于研究冰冻对寒区抽水蓄能电站冬季运行的影响具有重要意义。

全球陆地冰冻圈主要由冰川、积雪、冻土、河湖冰等组成，与地球其他圈层联系密切，是全球变化最为快速、最为显著、亦是最具指示性和对气候系统影响反应最直接和最敏感的圈层。从陆地冰冻圈(主要考虑冰雪和冻土等要素)变化的水文效应角度，梳理了目前国内外的研究现状和关键科学问题，讨论了当前研究中存在的难点和不足，并展望了该研究方向的未来发展趋势。在全球变暖的大背景下，陆地冰冻圈发生了显著变化，冰雪和冻土的消融直接影响陆地水文过程及水资源供给，然而由于缺乏详实地面观测和未能完整刻画冰冻圈物理过程(尤其是冻土过程),目前研究仍缺乏对冰冻圈水文过程机理的深入理解。因此，认为构建全球陆地冰冻圈观测体系、开发具有完整物理过程的冰冻圈水文模型是未来研究的重点；未来应将冰冻圈视为一个整体，由单一要素、单一圈层的探索向基于多圈层互馈理论的冰冻圈科学体系化方向迈进，着重探讨其变化对区域乃至全球水文循环和生态环境以及人类社会经济的影响，并运用多学科交叉和新技术等手段开展全球尺度的系统性研究。

极地冰下温度剖面的观测可为极区科学考察站的建设、南极冰下湖资源的开采等工程提供重要依据。近年来，国内外研制的温度观测系统，主要针对北极海冰环境设计，而南极冰盖下的温度场观测鲜有提及。本文提出一种在南极地区恶劣环境下，基于半导体温度传感器的冰下温度场分布观测系统。通过对电路结构和软件控制流程的设计，解决低温环境下能源消耗过快的问题。针对南极冰盖下单总线信号长距离传输困难的问题，对传输线缆进行分析，重新计算并依据结果调整硬件结构与程序。为检测系统能否满足观测需求，进行了温度精度与系统功耗的测定实验，达到数据稳定回传的目的。系统于中国第35次南极科学考察期间布放在我国南极昆仑站区域，获得超过6个月的南极冰盖温度场观测数据。

为掌握内蒙古高纬度多年冻土区公路冻胀特性的影响因素及变化规律,依托国道G331线室韦—拉布大林公路进行了路基及路面温度、水分的现场实测,分析沥青路面结构的冻融过程、水分分布特征和水热相互作用,同时基于多孔介质传热传质理论,分析路面结构层内未冻水的迁移行为。研究结果表明:沥青路面表层的吸热作用和基层结构的储热行为使得路面结构层表现出显著的吸热储热效应,在此作用下,路基一般表现为明显的双向融化现象。路面温度场具有显著的双峰特征,极端温度出现频率较高,高温峰和低温峰的分布频率分别为20%和15%。在路面结构热效应的影响下,路面内水分迁移非常活跃,液态含水量表现出显著的季节变化特征。暖季时,液态含水量较高;冷季时,水冰相变,液态含水量急剧减小。沿深度方向,液态含水量呈不连续状态分布。底基层是路面结构层内水分聚集的主要区域,基层处的含水量较小。在外界冻融循环的影响下,基层和底基层内液态含水量均表现出不同程度的滞回现象,液态水的滞回现象主要发生在-10℃以上,降温期的液态含水量稍高于升温期。沥青路面基层发生未冻水的单向迁移行为,而底基层发生未冻水的双向迁移行为。

通过统计分析2008—2017年吉安国家基本气象站的常规观测气象资料与恶劣天气事件的发生情况,为江西省吉安桐枰通用机场二期扩建项目的建设提供基础气象数据与分析,从常规气象、极端气象角度分析机场二期扩建项目的可行性。结果发现:1)该地常年平均风力微弱,以N风向和NNW风向为主; 2)常年平均气温19.6℃,日最低气温历史极值为-4.5℃,日最高气温历史极值为40.7℃; 3)降水集中在3―6月,年均降水量1 546.4 mm,年均降水日数153 d; 4)全年能见度较好,雷暴、积雪等恶劣天气发生概率较低且发生规律明显。