末次冰盛期（距今约21000年）和中全新世（距今约6000年）古冻土重建工作始于上世纪50年代，迄今为止已在欧亚大陆和北美的中高纬度获得大量地质记录。然而，相对于北半球辽阔的冻土面积而言，这些有限点位上的地质记录仍然稀疏匮乏，其结论多为定性结果且具有较大不确定性。为定量获得末次冰盛期和中全新世北半球及中国各类型冻土空间分布，本文利用国际古气候模拟比较计划第3阶段(PMIP3)数值试验数据，采用土壤温度和近地面2m气温（简称气温，下同）作为定义和分类冻土的标准，从多模式集合平均的角度出发，研究这两个时期各类型冻土分布及其相对参考时段（工业化革命前期）的变化，以期加深我们对第四纪冰冻圈变化的认识。　　其次，由于高山多年冻土下界与冰川零平衡线之间存在一定的关联，并且末次冰盛期青藏高原是否发育大规模冰川目前仍存在不同观点，因此，本文也使用PMIP3提供的气温和降水数据，针对末次冰盛期中国西部冰川零平衡线高度(ELA)和冰川范围进行专门研究，以期为第四纪青藏高原地表环境变化提供参考依据。　　本文所得主要结论如下:　　(1)揭示了末次冰盛期中国冻土分布及其相对于参考时段的变化。由于冰盖扩张和温室气体浓度降低导致的大气层顶负辐射强迫，末次冰盛期中国各季节一致降温，年平均气温相比参考时段偏低约5℃。特别是青藏高原和东北地区伴随有较高的冻结指数和较低的融化指数，造成了中国冻土大面积发育和扩张。具体来说，青藏高原多年冻土区在末次冰盛期南北跨越28°N～40°N，相比参考时段向外扩张1～2个纬度，占地面积扩大66％，其下界在青藏高原南缘和东部以及昆仑山北麓，分别较参考时段降低500m、100～300m和1400～3000m。同时，东北高纬度多年冻土区向南扩张1.20×106km2，南界向南推进约10个纬度。这一时期中国多年冻土总面积高达3.64×106km2，相比参考时段增加141％，部分季节冻土发展为多年冻土，多年冻土区内的活动层厚度因降温而平均变薄1.3m，下伏多年冻土得到稳固和发育。另外，长江中下游附近部分不冻土冬季冻结，导致季节冻土面积增加15％。以上模式结果与重建记录定性一致，但倾向于低估多年冻土面积及其变化的幅度。　　(2)探讨了末次冰盛期中国西部ELA和冰川范围的变化及其成因。在青藏高原上，末次冰盛期夏季相对于参考时段降温4～8℃，降幅由高原中部向其四周边缘山地逐渐加大;同时，年总降水平均减少25％，减少百分比由高原南缘和西缘向东北部逐渐增加。一方面，夏季降温有效抑制冰川物质的消融，使ELA下降;另一方面，年总降水减少阻碍了冰川物质的补给和积累，造成ELA抬升。两者综合作用，导致这一时期冰川物质净积累区内的ELA相对于参考时段平均下降866m。然而不同区域降幅有别，青藏高原南缘和西北部ELA下降1100m，中部腹地下降650～800m，东部下降550～800m且降幅由西南向东北减少;天山上ELA下降650m之内，祁连山和阿尔泰山上的下降值均在500～600m之间。其中，青藏高原中部干旱区的ELA下降相对较小，与局地降水大幅减少有关，其余地区的ELA下降主要归因于夏季降温4～8℃。末次冰盛期冰川物质净积累区主要发生在青藏高原四周边缘的山地，其范围较现代扩大1～4倍。　　(3)研究了中全新世北半球各类型冻土分布的变化。分别采用土壤温度和气温对冻土进行诊断分析，两种方式均显示相对于参考时段，中全新世多年冻土区减少、季节冻土区增加。其中，根据土壤温度诊断得到的多年冻土面积，在西伯利亚、北美北部和欧洲分别减少18.8％、24.3％和33.8％，而季节冻土分别增加24.5％、11.3％和2.7％;北半球多年冻土总面积偏少20.5％、季节冻土总面积偏多9.2％。根据气温—冻土经验公式法得到的各地区冻土变化趋势与上述相同，但幅度偏小。与代用资料相比，两种方法均能合理再现中全新世多年冻土的大尺度分布格局，但同时都低估了它们相对于现代的退化程度，其中气温法低估的程度大于土壤温度法。此外，两种方法均显示中低纬度季节冻土区向南略微扩张，这与代用资料相反。中全新世多年冻土退化主要归因于地球轨道参数变化导致的高纬度变暖和季节性温差加大;这一变化同时造成活动层厚度增加0.2m以内，但不足以引起下伏多年冻土的大面积消失。模式与重建记录之间的不一致，以及模式之间对多年冻土和季节冻土边界模拟的不确定，均反映现今气候或地球系统模式在描述冻土相关物理过程方面还有待改进。　　(4)探讨了中全新世中国冻土分布的变化及其原因。中全新世夏季中国北方偏暖、南方偏冷，冬季全国偏冷，年平均气温平均偏低0.3℃。这一时期中国多年冻土总面积为1.68×106km2，其中东北占0.21×106km2，青藏高原及其周围山脉占1.47×106km2，分别相比参考时段偏少0.02×106km2(9％)和偏多0.08×106km2(6％)，两地区活动层厚度平均偏深3cm和4cm。因冬季变冷，季节冻土区内的年最大冻结深度平均变深8.5cm，长江中下游附近部分不冻土冬季冻结，导致季节冻土面积增加0.21×106km2(4％)，南界向南推进1～2个纬度。模式一致反映青藏高原多年冻土向低海拔扩张、南方季节冻土区向南推进，但地质记录相反，认为两地冻土区均相比现代范围大幅收缩;此外，模式与记录对该时期中国气温变化的结果也有不一致;这些差异可能归因于PMIP3试验设计本身的局限和模式的模拟能力不足，也可能与代用资料的不确定性有关。