由降雨引起的侵蚀产沙是全球性的环境问题，在我国青藏高原多年冻土退化区尤为严重。青藏高原风火山流域是典型的多年冻土退化区，降雨及其产生的径流是引起青藏高原土壤侵蚀的主要动力。通过人工降雨试验，对降雨强度、坡度和土地利用类型与径流量、泥沙量的相关关系进行了研究。结果表明：在降雨过程中，降雨强度与径流量呈现正相关关系，随着降雨强度的增大，径流量增大；土地利用类型与泥沙量呈现显著负相关关系，裸地产沙较多，草地产沙量极少，可见草地起着重要的固沙作用；坡面开始产流的时间与土地利用类型呈现显著正相关关系，裸地的开始产流时间明显早于草地，可见草地具有减小土壤侵蚀的能力。因此，实施退耕还林还草、退牧还草等项目，可以有效地防治青藏高原多年冻土退化区的土壤侵蚀。
利用观测资料结合遥感数据，基于半阶导数法估算青藏高原多年冻土区唐古拉和西大滩两个观测点2010—2012年的地表土壤热通量，并与“观测值”（利用10 cm土壤热通量和5 cm土壤温度观测数据计算得到的地表土壤热通量）及已有的3种遥感估算方法（GLEAM、PM-RS和组合法）进行对比分析。结果表明：1)半阶导数法估算的地表土壤热通量（G0）与观测G0具有较好的一致性，估算精度高；2)与已有的GLEAM、PM-RS和组合法相比，半阶导数法表现更好，估算的两个站点G0的相关系数（R）分别为0.85和0.81，偏差（Bias）分别为-0.70和0.08 W/m2，均方根误差（RMSE）分别为5.78和8.79 W/m2，平均绝对误差（MAE）分别为4.22和6.81 W/m2。相较于其他方法，半阶导数法的优势在于物理机制明确，参数设置简洁，仅需单层地表温度值和土壤热属性数据作为模型输入。
青藏铁路作为国家重要战略通道和西藏经济发展的关键支撑，在其建设中广泛采用了以桥代路的冻土保护措施。然而，随着全球气候变暖和人类工程活动增加，多年冻土区路桥过渡段出现了大量工程病害，如路基沉降、桥梁结构变形等。本文结合以往研究资料，从病害类型、病害成因、现有处置措施、面临问题分析四个方面，对路桥过渡段工程病害的研究现状进行梳理和总结，结合青藏铁路路桥过渡段病害一体化处置技术试验示范工程的最新观测结果，提出未来工程病害处置方向和建议。桥体结构热源作用诱发的非均匀冻土退化是路桥过渡段差异沉降的主要原因，而桥梁结构变形一方面由冻土地基承载力下降引起，另一方面则主要受到了桥台背后填土的季节冻胀作用。随着青藏高原暖湿化持续加剧，未来青藏铁路多年冻土区路桥过渡段面临更高的病害发生风险，传统补强措施已不足以应对未来风险挑战。一体化处置技术对于路桥过渡段工程病害处置展现出了良好成效，在一年内实现了高温冻土向低温冻土的转变，同时实现稳定性的快速提升，该技术对于进一步提升青藏铁路工程质量和可持续发展具有现实意义。
冻融过程中的土壤温度和水分条件的变化，显著影响季节冻土的土壤呼吸动态，同时土壤呼吸释放的二氧化碳通过加剧温室效应影响气候，从而改变降水、蒸散过程等关键水文循环环节。因此，量化季节冻土的冻融过程与土壤呼吸之间的关系，对预测区域气候和水文循环的动态平衡十分关键。以澜沧江上游类乌齐县的季节冻土为研究对象，基于土壤呼吸和冻融过程连续原位测量数据，建立不同冻融阶段的土壤呼吸单因子模型，分析冻融过程中土壤温度和含水量对土壤呼吸的影响。结果表明，昼夜尺度和单次冻融过程的土壤呼吸通量均呈单峰变化，完全融化阶段的土壤呼吸贡献率约为94%；当土壤含水量大于0.09m3·m-3时，土壤温度对冻融过程中的土壤呼吸影响最为显著；回归拟合中土壤呼吸与土壤温度的指数模型表现最佳，土壤呼吸的温度敏感性指标Q10在融化阶段最高（43.21±4.72），完全融化阶段最低（2.71±0.17），总体随土壤含水量降低和土壤温度升高而减小。研究结果可为青藏高原暖湿化背景下的季节冻土区土壤碳排放的相关研究提供参考。
研究目的：全球气温持续上升、暖湿化逐年加剧，致使青藏高原多年冻土地区热侵蚀加剧，冻土退化对高原寒区铁路安全运营及相关铁路工程建设带来众多技术难题。通过收集青藏铁路多年冻土区沿线气温、降水、地温等数据，系统分析多年冻土区气候变化规律与冻土变化特征，研究成果旨在为增温条件下高原寒区工程维养与工程建设提供理论支撑。研究结论：（1）近20年青藏高原增温速率为0.64℃/10 a，降水量增加速率为16.8 mm/10 a;(2)青藏铁路沿线平均气温为-5.9～-2.7℃，年降水量增加了75～86 mm;(3)青藏铁路多年冻土区地温升高0.06～0.21℃，南北两界温度提高了0.04～0.17℃，沿线冻结指数为1.5～5.6;(4)本研究成果可为高原寒区道路工程建造与既有工程病害处置提供理论支撑与技术参考。
青藏高原气候暖湿化加剧了多年冻土退化速率，影响公路、铁路等基础设施稳定性。热棒技术具有主动单向降温特点，已广泛应用于我国青藏高原和东北部的多年冻土地区。现有研究多采用数值仿真或钻孔测温方式分析热棒技术的降温效果，随着地球物理探测技术的发展，探地雷达技术为冻土工程领域提供了一种连续且无损的新研究方法。本文以青藏公路沱沱河至唐古拉山垭口段为研究区，采用探地雷达技术研究热棒技术对路基的降温效果。在道路病害调查的基础上，选取双侧单排直插热棒路基、单侧单排斜插热棒路基和相邻未处治冻土路基三处典型路段，采用探地雷达技术探测分析路基结构损伤和下伏冻土分布情况，结合现场考察评价不同热棒布设方式对冻土路基降温效果的影响。结果表明降温效果：双侧单排直插热棒路基>单侧单排斜插热棒路基>未处治路基。双侧单排直插热棒路基下伏多年冻土层分布具有良好的连续性，与路侧天然地表相比冻土上限提升0.47 m，其上路基结构完整；单侧单排斜插热棒路基下伏多年冻土层连续性一般，冻土上限与路侧天然地表相比较为接近，其上路基结构存在结构疏松和裂隙区域；未处治路基下伏多年冻土层分布连续性较差，冻土退化明显，冻土上限较路侧...
在高温、高含冰多年冻土区，气候变暖导致的冻土升温造成了青藏铁路部分路基断面出现明显的沉降变形。为了解气候升温背景下不同结构路基的稳定性变化过程，本研究选取了普通路基、U型块石结构路基和块石护坡路基进行分析。通过分析2006—2018年的地温和变形监测数据，研究这三种类型路基的稳定性以及多年冻土地温和路基变形的关系。研究表明，这三个断面中U型块石结构路基地温稳定性最好，块石护坡路基浅层地温稳定性优于普通路基，但其深层多年冻土的地温稳定性较差。对路基变形监测数据的分析表明，三种路基的变形稳定性从高至低分别为U型块石结构路基、块石护坡路基和普通路基。此外，通过分析含冰量与地温变化数据发现，对于减小路基变形而言，控制浅层多年冻土的升温和融化相比于控制深层地温更有效。
以保持多年冻土地基维持低温、提高多年冻土上限为需求，提出了基于DeST（Designer's Simulation Toolkit）软件的多年冻土路基计算模型，开展青藏铁路多年冻土地基的冷量需求研究。通过对比实测地温数据、理论计算的冷负荷值与模型计算结果，验证了DeST计算模型的准确性。通过DeST模型的计算结果揭示了青藏铁路多年冻土地基冷负荷的时序特性并评估了不同线路走向对冷负荷的影响。研究表明，青藏铁路多年冻土地基的冷负荷自5月中旬开始增加，10月中旬达到峰值，且总体上与气温呈负相关关系；南北走向的线路因受光照影响较大，冷负荷略高于东西走向。研究成果为热棒在青藏铁路的布置间距及其他新型主动制冷技术的冷量匹配设计方案提供了参考依据。
为了更精细地刻画青藏高原多年冻土区气候变化对植被生长的影响，选取多年冻土分布较为连续的沱沱河源为研究区，基于Landsat NDVI数据，使用趋势分析、偏相关分析和地理探测器等方法，分析了2000—2021年研究区植被生长季（5—9月）NDVI对气候变化及不同地形和植被类型的响应特征。结果表明：（1）研究区NDVI整体呈波动上升趋势，增长速率为0.013 （10a）-1;NDVI增长区域的面积约占总面积的84.1%，其中，显著增长区域约占45.0%，主要分布于海拔较低的河流两侧及冰川区附近；而16.0%地区的植被NDVI呈降低趋势，主要分布于研究区北部的高寒荒漠草原区。不同植被类型及不同地形区的NDVI变化速率存在差异。（2）研究期间生长季降水量、气温、太阳辐射和土壤水分含量均呈波动上升趋势，生长季NDVI与降水量和土壤水分含量在年际变化中整体呈正相关关系，与土壤水分含量的相关性更强；生长季NDVI变化与气温的相关性在空间上差异较大，其中55.4%的区域呈正相关关系；生长季NDVI变化与太阳辐射整体呈负相关关系。气温升高对草甸区植被生长的促进作用更强，对草原区植被...
由于冻胀融沉等病害导致青藏铁路路基问题较一般的地区更加严重且复杂多变。路桥过渡段作为道路与桥梁的重要衔接，路基与桥台的沉降差异严重影响铁路运营的安全性及行车的舒适性。结合一般地区的过渡段差异性沉降治理办法，从刚度差异入手，同时考虑冻土的活动层特性，提出桩基路桥过渡段优化结构，达到路基与桥台刚度的平缓过渡，同时对优化结构进行长期效果分析。结果表明：在过渡段路基处埋设双排四根混凝土桩基后，在持续外荷载以及循环温度荷载作用下，混凝土桩基对冻土温度场影响较小，能保证冻土良好的稳定性；路基与桥台差异性沉降和轨面折角大幅度降低；在全球气候变暖的环境下，通过ANSYS模拟分析温度场、位移场发现，混凝土桩基对过渡段处路基的温度场影响较小，对于差异性沉降治理效果十分显著。