青藏高原东北部山地多年冻土精细制图与景观控制研究获系列进展
发表日期:2026-11-06来源：冰冻圈与全球变化研究室
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多年冻土是青藏高原冰冻圈的重要组成部分，其分布及上覆活动层厚度与高寒地区水热过程、生态环境和工程地基稳定密切相关。青藏高原东北部山地地形复杂，坡向、积雪、植被及土壤条件差异显著，使多年冻土边界与活动层厚度呈现较强的空间异质性。受野外观测点位有限等因素制约，如何利用有限观测资料准确刻画山地冻土的精细空间格局，仍是寒区研究面临的重要问题。
中国科学院西北生态环境资源研究院科研团队联合南京信息工程大学等单位，以青藏高原东北部温泉地区为研究区，融合探地雷达、钻孔与探坑调查、卫星遥感及机器学习方法，开展多年冻土分布和活动层厚度精细制图研究，形成了从冻土存在性识别到活动层空间分异分析的系列成果。
在多年冻土分布研究中，团队依托128条探地雷达测线及钻孔、探坑等调查资料，整合956个雷达判识样本、59个实地调查样本和22个高海拔经验约束点，建立了包含1037个样本的数据集，实现了30米网格多年冻土分布制图。表现较好的集成学习模型在重复交叉验证中的F1值达到0.98左右。
研究发现，多年冻土预测分布下限在不同坡向间相差超过200米，表明单一海拔阈值难以充分描述复杂山地冻土格局，需同时考虑地表热状况、土壤性质与地形差异。
团队利用探地雷达调查获得的810个有效厚度样本及同期环境资料，重建了温泉地区2009年融化季末期30米网格活动层厚度分布。随机森林模型在留出样本检验中的决定系数为0.81，均方根误差为0.27米。结果显示，活动层厚度由沼泽草甸向荒漠草原总体增大，同一植被带内部仍存在明显的空间差异；植被过渡带和复杂河谷地形的局地预测误差相对较大，说明精细制图还需重视观测代表性和空间预测的可靠性。
进一步分析表明，土壤基质和积雪条件是活动层厚度空间预测的重要信息来源，热量条件与活动层厚度在不同植被类型中均呈正向统计关联，而水分、植被和土壤条件的关联随景观类型发生变化。两项研究将探地雷达测线调查与多源环境信息相结合，拓展了复杂山地冻土空间识别与差异分析的能力，可为多年冻土调查和监测网络优化、寒区水热过程模型评估以及冻土环境变化研究提供空间信息与方法参考。
相关成果分别以Mapping Mountain Permafrost via GPR-Augmented Machine Learning in the Northeastern Qinghai–Tibet Plateau和Landscape Controls on Late-Thaw Active-Layer Thickness in Alpine Permafrost: 30 m Mapping from GPR and Temporally Matched Environmental Predictors为题，发表于Remote Sensing和Catena。西北研究院助理研究员肖瑶为两篇论文第一作者；第一篇刘广岳工程师为通讯作者，第二篇由刘广岳工程师与南京信息工程大学赵林教授共同担任通讯作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会及冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室相关项目等资助。
论文链接：
1.https://doi.org/10.3390/rs17122015
2. https://doi.org/10.1016/j.catena.2026.110744
温泉地区30 m多年冻土分布预测图
温泉地区多年冻土活动层厚度空间分布及模型预测误差
活动层厚度主要环境因子的贡献及其植被类型差异
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