西北研究院揭示青藏高原多年冻土退化影响碳循环的过程
发表日期:2020-11-13来源：
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近日，中国科学院西北生态环境资源研究院（简称西北研究院）冰冻圈科学国家重点实验室科研人员与兰州大学、美国杨百翰大学、德国汉诺威莱布尼兹大学等单位科研人员合作，综合分析了青藏高原气温和地温的变化过程及多年冻土热喀斯特地貌的发育过程，揭示了青藏高原多年冻土退化对碳循环过程的影响，全面评估了青藏高原多年冻土热状态变化及其对碳释放影响的生物地球化学过程，为进一步探讨区域和全球尺度上多年冻土碳的气候反馈效应及生态环境变化等研究提供了科学参考。
研究基于Web of Science数据，对过去几十年来北极和青藏高原多年冻土及碳循环的研究进行定量比较，表明青藏高原多年冻土是气候变化研究的重要对象。通过对已有报道的采样点分布、土壤有机碳测定方法、多年冻土区面积的界定、土壤有机碳的空间扩展技术环节综合分析，研究指出青藏高原多年冻土区表层2m土壤碳储量为19.0±6.6 Pg。这些土壤有机碳对气候变化敏感，容易被微生物分解，不同植被类型下土壤有机碳分解的温度敏感性系数为9.2±7.1。在高原尺度上，全球变暖增加了局部地区土壤碳的释放，但变暖又促进了植被生长，从而吸收更多的碳。综合青藏高原不同地区模拟升温及监测结果，发现不同湿度条件下土壤生态系统碳释放对升温的响应不同。目前青藏高原总体表现为碳汇，但未来气候变化可能增加多年冻土碳释放速率，减弱其碳汇功能。
该研究还重点分析了热喀斯特地貌演化对多年冻土碳循环的影响。现有地球系统模式主要关注多年冻土缓慢升温过程。但在富冰多年冻土区，多年冻土退化会导致地表沉降、滑塌或热融侵蚀，形成热喀斯特景观。这些过程比较复杂而未被充分研究，因而还没有被纳入到耦合模型中，导致碳循环的评估具有很大不确定性。通过野外监测分析表明，青藏高原热融滑塌和热融湖塘发育是影响温室气体释放的重要过程，由于遥感技术限制，目前还缺少区域尺度扩展和整体反馈效应评估。为降低多年冻土区土壤有机碳储量及其对升温响应的不确定性，未来研究需要进一步探索基于有机质来源和沉积过程对土壤有机碳分解释放的温度敏感性的影响，并量化多年冻土退化过程中养分的有效性在调节土壤有机碳动力学和生态系统恢复中发挥的作用。
该研究结果以The status and stability of permafrost carbon on the Tibetan Plateau为题在Earth-Science Reviews上发表，获得第二次青藏高原科考项目、国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目共同资助。
青藏高原多年冻土退化对碳循环的影响示意图
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