冻土是岩石圈与大气圈能量交换的结果,是冰冻圈的重要组成部分。全球气候变暖和人类活动日益频繁正在破坏多年冻土的赋存条件。多年冻土融化过程,对陆地生态系统、水文、地貌和工程基础设施的建设、运营产生重大影响。近百年来,中国年平均地表气温显著升高,温度升幅高于同时期全球的平均水平,升温效应在高纬度地区被进一步放大。地表土壤热状态是大气和陆地表层之间的能量和物质交换的综合产物,在土壤地球物理过程中都有重要作用。中国东北多年冻土地处欧亚大陆多年冻土区南缘,主要发育“兴安-贝加尔型”冻土。东北多年冻土热稳定性差,对气候变化敏感,冻土融化导致寒冷地区工程地质灾害频发。中国多年冻土研究和成果主要集中在青藏高原,因与东北多年冻土分布特征不同而具有较少的借鉴性。目前针对中国东北多年冻土区的研究成果不多,多集中在大兴安岭和一些局部地区,缺少在空间区域大尺度应用于工程实践指导的多年冻土研究成果。因此,本文基于MODIS地表温度数据对多年冻土温度分布和变化特征进行模拟,结合公路现场调查与遥感地表形变观测,分析路基不同冻土温度对病害的影响,并通过公路病害分布和数值模拟,提出适合寒区冻土路基处置措施。本研究使用ANUSPLIN插值软件,模拟地形因素驱动下的东北地区年均气温和地面温度空间分布,分析研究区气温、地面温度和地面冻结数的变化,通过国家气象台站年均气温、地面温度和MODIS地表温度数据在长时间序列上的相关系数,选择适合的地面观测数据。对MODIS地表温度数据进行植被影响的修正,使用修正后的MODIS地表温度数据计算东北地区MODIS地表冻结数,分析了东北多年冻土区地表热状态的时空变化特征,探讨了地表热状态对气候变化的响应。结合东北多年冻土区地质环境系统教育部野外科学观测研究站冻土地温观测数据,建立遥感地表冻结数与多年冻土温度的数值关系,模拟多年冻土温度的空间分布,对东北多年冻土退化特征和南界演变进行了分析。通过对多年冻土区内多条公路的病害调查,结合哨兵1号C波段反演得到地表形变监测,分析了不同多年冻土温度对公路病害类型与分布的影响程度;数值模拟不同换填材料对路基热稳定性影响,并结合路基处置措施和病害情况,对比分析不同冻土路基处置措施对路基变形的影响。研究结果表明:1970-2019年,东北地区气温和地面温度呈升高趋势,温度变化具有区域差异性。海拔相对低处气温升幅大;纬度相对较高（北纬46°以北）地区的气温升高速率大于全国平均水平,气温升高效应在高纬度被放大。东北北部地面冻结数呈下降趋势,地面冻结指数的变化对冻结数影响显著。1960-2004年,年均气温与地面温度变化规律一致,相关系数较高;2004-2019年,地面温度升温幅度较大,与气温相关系数降低。2001-2019年,气象台站地面温度与MODIS地表温度相关系数低。受到2004-2006年国家气象台站观测手段变更及城市热岛效应影响,气象台站的地面温度数据区域代表性降低。考虑地表植被影响,以归一化植被指数和森林郁闭度为参数,修正MODIS地表温度数据。将地表植被影响下的地表冻结数作为划分东北地区地表热稳定状态的标准,划分结果也能够反映多年冻土的稳定状态。稳定性更高的多年冻土主要分布在海拔相对较低、坡度较缓的地势区域;坡向在大尺度上对多年冻土分布影响不大。2012-2015年,稳定型地表热状态分布面积连续减少,以2013年为东北地区地表热稳定状态变化的时间分界点,将东北地区多年冻土变化划分为两个阶段:2003-2013年和2014-2019年,对应多年冻土面积分别是32.79×10~4km~2和27.10×10~4km~2;冻土温度在-3～0℃分布面积占总面积86.5%～94.1%,与2003-2013年相比,2014-2019年东北地区多年冻土温度呈升高趋势,在-1～-0.5温度区间冻土面积增加。东北多年冻土南界在阿尔山和小兴安岭南端海拔具有优势区域内比较稳定,小兴安岭多年冻土层在地表森林和植被覆盖的保护下,降低了南界北移的速度,冻土退化速度比海拔较高处更快,但低于气温变化速率。2010年代东北多年冻土南界为额尔古纳-海拉尔-阿尔山-博克图-加格达奇以北（松岭）-嫩江-北安-庆安-伊春-嘉荫-黑河,南界经由小兴安岭南端后,越过其东坡一直至黑河才完全进入俄罗斯境内。东北多年冻土退化表现为从四周向核心区的空间退化趋势,相对较低处的冻土先退化。通过人工调查和SBAS-In SAR技术结合,对东北多年冻土地区公路病害类型、分布及路面形变进行统计和分析。随多年冻土温度变化而不同,在冻土温度较低、地势相对较低区域,公路病害以路基的不均匀沉降为主,在高温冻土区,道路病害以路面不规则网裂和波浪变形为主;随着冻土温度降低,公路灾害分布的连续性增加。多年冻土温度高于-1.5℃时,冻土融化对公路路基变形和路面裂缝的影响显著,地表形变量与多年冻土温度关系密切。块石换填的路基结构能够提高多年冻土上限,减小融化夹层范围,降低冻土地温,从而达到保护多年冻土的目的。这种结构不仅能改善路基的热稳定性还能减小路基的融化沉降变形,从而提升路基的力学稳定性。在东北多年冻土区,热棒路基工程处置措施无明显冷却路基的效果,对多年冻土路基保护作用微小。高温多年冻土融化过程导致地基含水量反复升降,承载力降低,是路基不均匀沉降和路面多形态特征裂缝产生的主要原因。本文研究成果东北地区多年冻土温度分布及其退化特征弥补了区域多年冻土研究的不足,可为工程和生态环境等相关研究提供指导依据和基础数据。