季节性湖冰是地处中低纬度的泛第三极区域冰冻圈的重要组成部分,其变化是区域气候的重要指示器。与高纬度湖泊相比,该区域在冬季具有太阳辐射强、降水少、冰厚度小和表面泥沙含量高等特点。研究该区域湖冰对于分析气候变化对泛第三极区域冰冻圈影响、保障“一带一路”建设具有重要意义。本文选取中低纬度干旱、半干旱区域浅水湖泊的典型代表乌梁素海,于2015-2018年开展了连续3个结冰期的湖冰辐射特性和生消过程的现场调查,研究了乌梁素海湖冰光学和热力学特征在不同生消阶段的变化规律,并利用观测结果对湖冰热力学模式进行了优化和改进。在3个观测期内,乌梁素海气温在-29.7℃～16.3℃范围内,年最大冰厚39.1 cm～54.9 cm,年降雪1～2次,最大雪厚5.2 cm～13.0cm。湖冰的反照率和透射率主要受表面泥沙、积雪和融水影响,不同阶段的平均值分别为:0.54和0.08（裸冰阶段）,0.74和0.04（积雪阶段）,0.30和0.12（融化阶段）。湖冰表面泥沙和太阳高度角变化造成了湖冰反照率上午高、下午低的明显日变化特征。随着湖冰表面泥沙含量的增加,冻结期裸冰反照率呈现出减小趋势。利用湖冰厚度、表面泥沙含量和降雪后天数,建立了乌梁素海湖冰在裸冰、积雪和融化等不同阶段的反照率参数化公式。乌梁素海湖冰表面热通量主要由太阳辐射和长波辐射决定,在冻结期,湖冰表面损失的热通量为20～40 W/m2。湖冰吸收的太阳辐射主要受冰雪厚度影响,为9～22 W/m2。受太阳辐射、气温和水温共同作用,乌梁素海湖冰的温度也存在明显的日变化特征。结合实测数据和辐射传输模型对太阳辐射在湖冰内部分布进行了计算,发现湖冰对辐射的吸收随深度呈现减小的趋势,同时湖冰等效消光系数随深度呈二次曲线形式减小。基于观测结果,在Stefan公式中增加了湖冰吸收太阳辐射项,提高了对该区域冰厚解析计算结果的准确性。利用不同阶段湖冰反照率和等效消光系数的参数化公式对湖冰热力学数值模式HIGHTSI进行了优化,冰厚和冰温的模拟结果均与实测值吻合良好,相关系数超过0.85。以大气再分析资料MERRA-2作为强迫场,利用改进的解析模式和数值模式对3个结冰期乌梁素海湖冰完整生消过程进行了模拟,对比发现解析模式可以准确计算冻结期冰厚变化,而数值模式在整个生消过程内均可准确评估冰厚和温度的变化规律。本文基于现场观测和数值模拟对乌梁素海湖冰的生消过程进行了深入研究,得到了中低纬度干旱、半干旱区域强烈的太阳辐射和较高的冰面泥沙含量对湖冰的光学性质和热力学的影响规律,建立了不同阶段湖冰反照率和等效消光系数的参数化方案,发展了适应于该地区特点的湖冰生消的解析模式和数值模式。这些结果可以用于评估更长时间长度的湖冰变化,对于分析全球变暖大背景下泛第三极区域冰冻圈变化具有重要意义。