海洋之神8590vip寒区旱区环境与工程研究所科研人员与加拿大多伦多大学科研人员合作提出了将斯蒂芬方程运用到计算分层堆积土壤冻融深度的简易算法。这一算法的提出为模拟计算非均质岩土组成的活动层冻融深度提供了简单易行的方法。

　　据悉，斯蒂芬方程是奥地利科学家Stefan教授于1890年提出的傅立叶热传导方程近似解的公式表达，最初用于模拟北极地区湖冰的冻结和消融过程。1943年Berggren教授将其用于计算土层的冻结消融后在冻土学领域得到了广泛的应用。斯蒂芬方程由于其简单的形式和相对可靠模拟效果，目前仍然在冰川学、冻土学中得到广泛的应用。然而，土壤不同于冰体那样是由均质成分构成，在不同深度岩土成分、结构以及水分条件等通常有较大的差异。将本来用于计算均质冰体冻融厚度的斯蒂芬方程应用到非均质的岩土中，必然会引起一定的计算误差。因此，不同时期不同的学者提出了一些将斯蒂芬方程用于计算分层堆积土壤冻融深度的算法，如国外文献中广泛应用的JL-算法，国内徐学祖研究员提出的分层总和法等。值得指出的是，JL-算法自1950年代提出以来，在工程计算中得到了广泛的应用，并被应用到许多大型的数学模型中。

　　最近，寒旱所科研人员与加拿大多伦多大学科研人员发现这一算法是基于错误的数学变换得出的，并不能将斯蒂芬方程运用到非均质的土壤。同样的，分层总和法也存在数学方法上的错误。因此，利用类比递推的方法，寒旱所科研人员与加拿大多伦多大学科研人员合作提出了将斯蒂芬方程运用到计算分层堆积土壤冻融深度的简易算法。通过该算法，可以直接将不同层土壤的热物理参数用于公式中计算，而不再通过平均的方法取多层土壤参数的平均值，有效地消除了计算误差。这一算法可以运用到任意多层和任意厚度的土壤中，是目前唯一能将斯蒂芬方程应用到计算分层堆积土壤冻融深度的算法。

　　该研究成果发表在Permafrost and Periglacial Processes上。