黄河源高温多年冻土非线性快速退化研究获进展
发表日期:2026-09-08来源：冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室
放大缩小
高温多年冻土通常指年平均地温介于−1～0 ℃的多年冻土，对气候变化极为敏感。当其临近0 ℃时，外界输入的绝大部分热量被地下冰相变融化吸收，地温上升由此受到缓冲，表现为地温长期徘徊在0 ℃附近的“零点幕”现象。然而，随着赋存地下冰的持续消耗，土壤有效热容量骤降，原有潜热屏障一旦被击穿，热量便迅速转化为显热输入，引发多年冻土层崩塌式融化并促使地温跳跃式上升。受高寒恶劣环境与连续观测匮乏限制，全球学术界对高温多年冻土突变式退化并向季节冻土转型的全过程，长期缺乏直接、连续的原位野外证据。
中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室研究团队，依托青藏高原东北部黄河源区2003-2024年历时20余年的高寒冻土野外深孔监测网，从全区59个长期监测钻孔中筛选出4个剖面数据完整、可完整捕捉0 ℃阈值演化全过程的典型深层钻孔（DS1—DS4，监测深度15～20 m）。研究选取年最大季节融深期（9—10月）地温廓线以规避季节冻融高频扰动，并结合经69个国家地面气象基准站订正的ERA5-Land高分辨率再分析气候数据及MODIS遥感植被指数（NDVI），系统重建并解析了边缘多年冻土带由热平衡维持向突变转变的时空演进过程。
研究表明，1980—2024年，青藏高原东北部年平均气温区域中位升温速率高达每10年0.56 ℃，远超同期整体（每10年0.37 ℃）升温水平。持续变暖推动区域年平均气温0 ℃等海拔线由20世纪80年代的约3895 m跃升至2015—2024年的约4055 m。20年地温监测表明，DS1—DS3钻孔秋末残余负温层厚度分别以每年0.57 m、0.50 m和0.28 m的速率变薄。退化最快的DS4钻孔地温在经历2014—2020年的0 ℃相持阶段后，潜热缓冲屏障溃退，2021年监测时厚达约13 m的多年冻土层，在2023年观测中已彻底消失，其消融速率折合高达每年约6.5 m。
剖面深部热状态变化过程显示，多年冻土退化往往由活动层自上而下融化与自下而上退缩双向夹击促成，并伴生深层融区。融区持续存在不仅阻断了冬季土体内部热量向外散发，更造成即使在后续气温暂时回落的年份，深层地温依然无法恢复、持续受困于热滞后效应。此外，夏季相对密集的冠层遮阴和蒸腾降温可能发挥了热衰减保护效应，而植被退化、裸地覆盖区域，大气能量长驱直入，深层升温速率甚至突破每10年0.54 ℃。这证实地下冰量、微地貌与植被覆盖等局地因子共同决定了不同地块跨越冰水临界点的爆发时机。
该研究为全球高山及边缘多年冻土带退化动力学提供了野外实证，对于高寒生态屏障保护、工程安全运维以及全球气候变化模型非线性参数重构，具有一定的基础科学支撑价值。
该成果以Two decades of observations capture rapid warming of marginal permafrost across the 0 °C threshold为题发表于国际学术期刊npj Climate and Atmospheric Science，西北研究院博士生彭晨阳为论文第一作者，盛煜研究员与吴吉春博士等为合作作者，罗栋梁研究员为通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41612-026-01528-z
青藏高原增温格局与东北部多年冻土热状态
1980—2024年青藏高原及东北部研究区年平均气温0 ℃等温线的海拔变化
DS1—DS4钻孔深层地温、年平均气温与生长季NDVI的年际变化
多年冻土接近并跨越0 ℃阈值的退化过程概念模型
附件
扫一扫在手机浏览
