随着海拔升高，由气候变暖驱动的高山永久冻土动态发生突然变化

《Global Change Biology》：Warming-Driven Abrupt Shifts in Alpine Permafrost Dynamics With Elevation

喜马拉雅永久冻土海拔4600-5000米存在显著响应阈值，其解冻深度对温度敏感性随变暖增强而提高1.5倍，导致2100年面积减少6.7%-64.6%并释放3.6-14.4Pg碳。

　　

摘要

高山永久冻土是一个对气候变化非常敏感的系统，这主要是由于环境梯度的压缩以及海拔高度对冻土状态的影响。然而，由于尚未确定控制冻土变化的具体海拔阈值，相关预测仍存在不确定性。在本研究中，我们将青藏高原地区的大规模冻土融化深度数据与区域气候、植被和土壤数据集相结合，发现海拔在4600至5000米之间存在一个关键过渡带，在此过渡带内，气候-植被-土壤之间的相互作用会发生显著变化。在这一海拔范围内，植被对冻土的保护作用主要体现在NDVI（归一化差异植被指数）和土壤有机碳（SOC）的调控上；而高于该海拔范围的冻土则主要受温度因素影响。随着气候变暖加剧，冻土对温度变化的敏感性大约增加了1.5倍（从0.17米/摄氏度增加到0.25米/摄氏度）。结合这一海拔依赖性的预测表明，到2100年，青藏高原的永久冻土面积将减少6.7%至64.6%，释放出约3.6至14.4拍克（Pg）的封存碳，这些碳在解冻后可能会通过生物地球化学过程重新释放到环境中。这些发现强调了海拔高度在塑造冻土-气候反馈机制中的关键作用，并突显了将海拔阈值纳入地球系统模型的重要性，以提高对青藏高原地区未来碳通量预测的准确性。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性声明

本研究支持的数据集可从以下来源公开获取：温度和降水数据来自第三极气象强迫数据集（TPMFD，https://doi.org/10.11888/Atmos.tpdc.300398）和中国气象强迫数据集（CMFD，https://data.tpdc.ac.cn）。赵（Zhao，2019年）制作的高分辨率青藏高原永久冻土地图可从国家青藏高原数据中心获取（https://doi.org/10.11888/Geocry.tpdc.270468）。MODIS NDVI产品来自NASA LP DAAC（https://lpdaac.usgs.gov）。土壤容重、砾石、粉砂、粘土及土壤有机碳（SOC）数据来源于第二次青藏高原科学考察与研究计划（STEP，https://doi.org/10.1038/s41467-025-62332-6）。海拔和坡度数据来自SRTM_GTOPO_U30_CHINA DEM数据集（USGS/NASA，https://www.usgs.gov/centers/eros/science/usgs-eros-archive-digital-elevation-shuttle-radar-topography-mission-srtm），地表粗糙度数据来自EarthEnv地形数据库（https://www.earthenv.org/topography）。未来气候预测数据则来自地球系统网格联盟（ESGF）门户网站（https://esgf-node.llnl.gov/projects/cmip6/）。