多年冻土区铺设沥青路面极大地改变了地表性质，引起了地气之间水热传输过程的变化，极大地升高了地表温度，造成了沥青路面对路基下部多年冻土产生较大的热影响。大气—工程—冻土是一个统一的系统，沥青路面热效应的形成是大气、工程结构、冻土路基三者之间水热传输综合影响的结果。以青藏高原腹地北麓河高等级公路试验段沥青路基路面为研究对象，以不同地面类型现场监测的气象、地温、水分、土壤热通量等数据为研究基础。从地气能量交换、路面结构水热传输、工程结构与冻土路基之间的水热传输三个方面来研究沥青路面的热效应。本文主要进行了以下研究工作:　　 1.在青藏高原腹地北麓河高等级公路试验段建立了沥青路面的辐射能量平衡监测场地，主要监测沥青路面的辐射平衡分量、沥青路面结构的热通量和水热过程，与综合气象站天然地表监测场地进行对比。同时在冻土工程综合试验场建立了不同地面类型附面层监测，开展沥青路面、砂砾路面、天然地表、草原、草甸的野外大气—地面—冻土水热交换对比试验观测。这些监测数据为本论文研究提供基础数据。　　 2.通过观测和模型计算，修筑沥青路面极大地改变了地表的性质，主要表现为反照率、粗糙度和地表输送系数发生了不同程度的变化，从而大幅减小了沥青路面对能量的反射和沥青路面对潜热和感热能量的输送能力。与天然地表相比:沥青路面增加了向下长波和短波的吸收，减少了向上短波辐射能力，增加了沥青路面的吸热量，对向上长波辐射量的增加减少了吸热量。总体而言，沥青路面的净辐射量比天然地表多6.2％。通过空气动力学方法计算沥青路面和天然地表的感热、潜热能量输送特征。两种地面类型均以感热能量输送为主，沥青路面的感热通量比天然地表减少了24.4％，潜热通量减少了14.3％。太阳辐射能量吸收的增加和能量输送的减少，使得沥青路面的吸热量远大于天然地表，成为沥青路面热效应的驱动机制。　　 3.通过对温度、水分、大气降水三者相关关系分析发现，沥青路面层表现出较好的透水效应，而基垫层表现出隔水效应。沥青路面修筑不仅增加了蒸发潜热能量的散失，且影响了地气之间水汽交换，综合体现为对潜热能量散失量的削减。沥青基垫层的隔水性和高路面温度的共同作用下，促使水汽向沥青路面向面层底部运移，引起水分在此位置汇集而形成水汽凝结。通过M-K非参数检验方法，以日数据做为检验序列检验沥青路面下水分发生突变的时间和突变次数，证实凝结水形成这一事实。凝结水形成的相交放热过程和水分的增加，增大沥青路面的比热和冻土路基的储热。随着热量的长期累积，强化了沥青路面的热效应期。　　 4.与天然地表相比，修建沥青路面明显提前了融化时间，延长了冻结过程，缩短了完全冻结时间，增大路基暖季的储热量。水分在冻土路基不同位置均有不同程度的累积，主要在浅部(0.5～2.5m)和多年冻土项板附近汇集。一定深度冻土融化后，水分在重力作用下向下部迁移，增加向下的热侵蚀。在暖季沥青路面吸收的热量加热冻土路基，大量热量储存在冻土路基中。冻土路基各个位置温度的差异性引起底部冻土的差异融化，形成融化盘。在冷季热量向上传递加热沥青路面。　　 5.沥青路面热效应是多种因素造成的。沥青路面与天然地表在物理性质上的差异，造成了两者在能量分配上的差异，表现为对向下短波和对向下长波的吸收、对短波反射的减少，对潜热、感热输送量的减少，造成沥青路面温度升高。沥青路面面层的透水性在一定程度上削弱了沥青路面的热效应，路面基垫层结构的隔水性影响了地气能量交换，减少潜热散热量，同时造成沥青路面面层底部凝结水形成，引起了水分的累积和热量差异传输。水分累积与热量的累积相辅相承，引起冻土路基冻结期缩短、融化期延长。在暖季，冻土路基储存热量;在冷季冻土路基中的热量加热沥青路面。