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多年冻土被认为是气候变化的敏感指示器，在气候变暖的大背景下，全球多年冻土普遍经历着升温变暖的过程。马衔山是目前黄土高原被证实有多年冻土存在的地区之一，残存的多年冻土被誉为黄土高原地区多年冻土的“活化石”。多年冻土自1986年发现至今，退化严重并趋于消失过程中。该区域多年冻土孤岛的形成过程极有可能是中低纬度地区高海拔多年冻土退化的最后阶段的缩影，因此，查明该区域多年冻土的存在条件和影响因子，开展多年冻土升温退化趋势的研究并预估其未来变化情况，对于了解高海拔多年冻土未来的变化趋势有着非常重要的现实意义，尤其是对深入了解青藏高原地区多年冻土的变化有很好的指示意义。 本论文以局地因素对马衔山多年冻土发育、分布和发展的影响为线索，研究了坡度坡向、植被状况、土壤水分、泥炭层和地下冰等局地因素对多年冻土区辐射收支和能量分配过程的影响，进而对冻土地温和多年冻土的影响。同时，利用XG算法模拟了2010-2013年的活动层冻融过程和活动层厚度，并讨论分析了未冻水、泥炭层和含水量对活动层厚度的影响。研究结果表明: (1)局地地形对马衔山山顶太阳辐射的空间分布影响较大。直接辐射在南坡最大，北坡最小。当坡度＜31～36°时，直接辐射随坡度增大而迅速减小;当坡度＞31～36°时，随坡度增大而缓慢增大。坡向对散射辐射和反射辐射的影响很小，坡度和地形遮蔽的影响显著。坡度越小、地形开阔度越大，散射辐射越大，反射辐射越小。南坡接受的太阳总辐射最大，北坡最小。 (2)马衔山多年冻土区地势较低，坡度较缓(＜10°)，接收到的太阳直接辐射较大，散射辐射相对较大，反射辐射很小，太阳总辐射较大。夏季，植被生长茂盛，洼地积水，土壤湿度大，地表反照率相对于周围区域较低，得到短波净辐射相对较大。但是，潜热蒸发耗热较多，使得分配的土壤热通量较少。同时，随着蒸发，饱水泥炭层表层几毫米失水变成干燥泥炭后的导热系数极小，大大降低了进入土壤的热量。因此，这一区域尽管接收到的短波净辐射较大，但仍然是多年冻土发育的主要区域。 (3)位于多年冻土区的1、2号钻孔的地温梯度为零，地温曲线属于相变过渡型，年平均地温为-0.1～0.2℃。相同海拔和坡度条件下，马衔山山顶北坡洼地接受的太阳辐射少，浅层地温和气温较低，发育多年冻土;南坡接受的太阳辐射较多，浅层地温和气温较高，发育季节冻土。多年冻土区的土壤重量含水量最高达270％，明显大于季节冻土区，使得浅层地温明显小于季节冻土区。多年冻土区存在70cm厚的泥炭层，泥炭层在饱水、干燥时以及饱水泥炭层在冻结、融化时的导热系数存在的较大差异对多年冻土起到很好的保护作用。同时，多年冻土区揭露到丰富的地下冰，进入地下的热量主要用来融化地下冰。因此，在特定的局地地形条件下，较高的含水量、深厚的泥碳层以及丰富的地下冰是该区域多年冻土发育和残存至今的主要原因。 (4)多年冻土区2010-2013年的年平均气温和年平均地表温度平均值分别为-1.56℃和-1.59℃;平均年较差分别为22.33℃和25.70℃;每月的N系数均小于1，范围为0.47～0.98。活动层温度自地表向下随深度的增加而逐渐降低且相位滞后、温度振幅逐渐减小，70cm深度以上的振幅递减率十分迅速。土壤含水量也是自地表向下随深度的增加而逐渐减少且季节波动逐渐减小，各深度含水量在冻结期均较高。 (5)基于XG算法模拟得到2010-2013年多年冻土的活动层厚度分别为104cm、98cm、104cm和99cm，均小于实测值，这可能与活动层底部较高的未冻水含量有关。多年冻土区始终保持10％的体积未冻水并没有参与实际的冻融过程，将这部分体积未冻水转换成重量未冻水并假定其不参与融化过程，得到2010年的活动层厚度为118cm，而当以总的含水量为输入项开展模拟时，由于高估了冻融过程中冰水二相转化消耗的潜热，导致模拟的活动层厚度偏小。 (6)通过增加、减少泥炭层厚度和含水量后模拟活动层厚度得出:泥炭层越厚，其隔热作用越明显，融化期土壤升温越慢，活动层厚度越小;反之，活动层厚度越大。含水量越多，土壤的容积热容量越大，融化期土壤升温越慢，活动层厚度越小;反之，活动层厚度越大。