青藏高原多年冻土热退化研究获新进展

全球变暖带来的多年冻土热退化对寒区工程设计、资源开发和环境保护有重要影响。局部观测表明，青藏高原多年冻土已经发生或正在发生严重退化。目前常用的气温产品中，基于粗空间分辨率的气温再分析资料或者基于稀少的台站气温观测与海拔关系的空间插值产品，由于气温与海拔关系受下垫面类型影响的关系，导致空间插值产品在某些区域可能产生系统偏差。因为缺乏容易获取且长时间序列、高精度和高空间分辨率的气温数据，较长的时间序列、高空间分辨率和高精度的青藏高原多年冻土热退化评估研究尚需深入。同时，地表温度与气温都是地表能量平衡的结果，为利用遥感地表温度估计多年冻土热状态监测的气温指标带来可能。

中国科学院西北生态环境资源研究院（筹）遥感与地理信息研究室、青藏高原地球科学卓越创新中心冉有华、李新、程国栋团队利用地理加权回归模型（GWR），并综合经过时空重建的MODIS遥感地表温度、叶面积指数、雪盖比例和国家气象信息中心多模型土壤水分预报产品，融合4万多个气象站降水观测和FY2卫星观测降水产品及152个气象台站过去50年的年平均气温观测数据，模拟得到了青藏高原过去5个10年1公里年平均气温。同时，利用多年冻土热条件分类系统，分析了过去50年青藏高原多年冻土的热退化情况。研究发现，青藏高原的年平均气温在过去半个世纪以每年0.04℃的速率持续升高。高原西部的升温速率高于东部并与海拔相关，升温速率从4000米的每十年升高约0.33℃升高到5000米的每十年升高约0.48℃，气温升高直接改变了多年冻土的热状态。过去50年，青藏高原87.98%的多年冻土区发生热退化，非常冷（Very cold）、冷（Cold）、凉（Cool）、暖（Warm）、非常暖（Very warm）和可能解冻（Likely thawing）的多年冻土分布平均海拔分别升高了88米、97米、155米、185米、161米和250米。1960s至1970s和1990s至2000s年是两个关键的退化时段。

研究得知，目前青藏高原多年冻土总面积约在111.13万至127.97万平方公里之间，且以非常暖（Very warm）多年冻土为主。多年冻土的热退化可能对基础设施安全、生态系统弹性、水质及全球和区域气候产生重要影响。该研究可为寒区工程设计、资源开发、生态保护等提供科学参考。

该项成果以 Climate warming over the past half century has led to thermal degradation of permafrost on the Qinghai–Tibet Plateau 为题发表于 The Cryosphere 。

该项研究受到中科院A类战略性先导科技专项、国家自然科学基金和中科院青年创新促进会项目共同资助。

来源：中国科学院西北生态环境资源研究院（筹）