湖泊作为连接各个圈层之间相互作用的桥梁,通过湖泊-大气相互作用对全球气候、生态环境变化影响巨大,湖-气相互作用的变化,如湖泊扩张、衰退、生消等现象,会引起区域乃至全球气候、生态环境发生改变。而中纬度高海拔地区秋冬季节形成的湖冰,是气候环境变化的敏感指标,不仅能反映区域气候变化特征,还可以反映区域气候与湖泊相互作用关系;同时,湖冰在交通、战略军事、冰冻圈服务、人类生产生活等方面具有重要作用。青藏高原地区受气候变化影响较大,而且反馈作用使得该地区对气候环境变化具有放大作用,同时,该地区生态环境脆弱敏感。青藏高原湖泊众多,面积广阔,广泛发育季节性湖冰,高原地区湖冰直接变化影响着第三极地区乃至全球的气候和生态环境。但目前湖冰研究主要集中在北欧、加拿大、阿拉斯加等地区,针对青藏高原地区系统性的湖冰研究几乎空白。因此本文设立以下科学问题,在气候变暖的大背景下,青藏高原地区(以青海湖为例)湖冰物候、湖冰厚度是如何变化,影响湖冰变化的主要因素是什么?本文利用长时间序列被动微波遥感18 GHz、19 GHz、18.7 GHz亮度温度数据、光学遥感数据(MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer),Landsat系列数据以及哨兵2A数据)、实测湖冰厚度数据(1983-2018年)及环湖四个气象站气温、风速、降水、雪数据(1961-2018年)、野外实地探地雷达观测数据系统分析了青海湖湖冰物候变化特征、湖冰厚度时序、空间变化特征、湖冰生消空间分布特征以及湖冰类型特征,总结了湖冰厚度提取的方法,揭示了湖冰生消过程及类型分布,同时说明了湖冰变化特征对气候变化的响应机制,最后结合湖泊形态因子,MODIS地表温度数据、水位等分析了湖冰特征变化原因。通过遥感资料、实测资料分析,本论文的主要结果如下:1、在青海湖流域气温升高的背景下,利用被动微波亮温数据获取的青海湖湖冰物候显示:青海湖湖冰封冻日推迟(0.23 d·a-1),消融日呈现明显的提前趋势(0.33 d·a-1),湖冰封冻期天数明显减少,减少速率为0.57 d·a-1;MODIS Rapid Response遥感数据提取物候变化趋势结果显示:青海湖封冻日呈推迟趋势(0.32 d·a-1),消融日呈提前趋势(0.34 d·a-1),相对于亮温提取结果更加剧烈,近二十年青海湖湖冰衰退趋势更加明显。2、遥感资料显示,青海湖于12月上旬开始冻结,12月底、1月初完全冻结,于次年3月底开始融化,4月初完全融化;钻孔观测资料显示,青海湖湖冰厚度一般在2月份最大,最大湖冰厚度为0.59 m,多年平均湖冰厚度为0.29 m。利用物探、遥感、模型模拟等方法可以获取湖冰厚度变化特征。探地雷达较高频率(250 MHz及以上频率)在探测区域湖冰厚度空间分布上具有优势;利用Landsat反照率反演湖冰厚度,结果具有相对较高的精度(RMSE=2.25 cm);利用Stefan方程结合气温资料模拟得到的湖冰厚度结果显示,青海湖湖冰厚度以0.46 cm·a-1的速率减薄。同时总结对比了不同获取湖冰厚度方法的优缺点。3、青海湖形成融化具有明显的空间分布特征,青海湖冬季主要由东部海晏湾地区开始冻结,从西部黑马河等地区开始消融,冻结和消融过程存在空间差异。遥感资料显示,青海湖在冻结过程中主要由水体转化为初生冰、次生冰,继而产生叠加冰和聚合冰,不同时间、不同位置湖冰类型分布特征存在差异。4、最后通过分析湖冰生消特征影响因子发现,青海湖流域冬季气温是影响青海湖湖冰生消的关键因素,同时风速、降雪以及大气环流也是影响湖冰发育和消融的重要因素。湖岸形态因子通过水陆热量传输影响着湖冰物候和湖冰厚度,湖冰表面温度、水位变化也是湖冰生消的重要影响因子。本文从气候变化、湖冰物候、湖冰厚度、湖冰生消空间变化、影响湖冰的主要因素等方面,探索了青海湖湖冰变化特征及其对气候变化的响应。同时,应用不同遥感方法监测了湖冰物候和厚度特征。本研究揭示了青海湖近40年间的湖冰物候变化特征和湖冰厚度时空特征,证实了遥感反演湖冰厚度的可行性。这些研究有利于探讨高原湖泊-大气相互作用过程及湖冰与气候变化之间的物理机制等研究。随着冰冻圈服务业的发展,本文为青海湖冬季旅游服务提供了重要的方法指导,也为第三极地区湖冰厚度提取提供了理论基础及方法,为湖冰-区域气候变化响应提供了研究思路。