Обсуждается перспективный метод активной высокочастотной акустической термометрии, основанный на измерении длительности сигнала обратного рассеяния ультразвуковых импульсов Δt в верхнем слое водонасыщенных пород или донных осадков. Предложена акустическая модель, объясняющая возникновение сильной зависимости длительности этого сигнала от температуры в области нулевых и отрицательных температур. Показано, что Δt при уменьшении температуры возрастает как из-за увеличения коэффициента отражения ультразвуковых волн от слоистой структуры, так и благодаря уменьшению коэффициента поглощения в водонасыщенной среде. Натурные исследования, выполненные на обширном участке арктического шельфа, подтвердили наличие такой зависимости. Предложенный подход может оказаться эффективным для осуществления дистанционного наблюдения за температурными изменениями в мерзлых водонасыщенных породах на суше и верхнем слое донных осадков на мелководном арктическом шельфе, что необходимо для оценки различных, в том числе, экологических рисков, связанных с глобальным потеплением.