青藏公路沿线多年冻土活动层厚度动态变化与区域差异（2004-2023年）及其气候响应机制

本研究针对气候变暖背景下青藏高原多年冻土活动层厚度（ALT）的动态响应问题，通过分析2004-2023年青藏公路沿线9个站点的观测数据，揭示ALT以2.84 cm/a的速率显著增厚（总计64.7 cm），并首次量化表面能量收支（全球辐射累积量/净长波辐射）的主导作用。研究构建的基于气象数据的经验模型为冻土区生态规划与工程维护提供新工具，成果发表于《Agricultural and Forest Meteorology》。

　　

论文解读

在全球变暖加速的背景下，被称为"地球第三极"的青藏高原正经历着比全球平均水平快两倍的升温。这片占据北半球陆地面积22%的冰冻圈，其多年冻土（Permafrost）的稳定性关乎全球碳库安全与亚洲水塔命脉。然而，作为冻土健康"体温计"的活动层厚度（Active Layer Thickness, ALT）在工程扰动与自然变暖双重作用下的演变规律，却因长期观测数据匮乏而充满争议。特别是贯穿高原腹地的青藏公路（QTH）沿线，既是气候变化的敏感指示区，又是重大工程的集中分布带，其ALT变化机制研究具有双重科学价值与现实紧迫性。

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所的Ren Li团队在《Agricultural and Forest Meteorology》发表的研究，首次基于2004-2023年青藏公路沿线9个典型站点的长期观测数据，揭示了ALT的动态变化规律及其驱动机制。研究团队通过整合土壤温度监测、气象观测和地表特征调查，构建了高原首套ALT与气候因子的响应模型。

关键技术方法
研究采用9个观测站20年的原位土壤温度数据（2004-2023），结合MODIS地表温度产品和气象站点数据，通过Stefan方程计算ALT。运用偏最小二乘回归分析能量收支（全球辐射/净长波辐射）、土壤湿度与植被覆盖（NDVI）的影响，并建立基于气温、辐射的多元线性预测模型。样本涵盖高寒草甸、沼泽等6种下垫面类型，空间跨度达593公里。

研究结果

General changes in the ALT along the QTH
数据显示青藏公路沿线ALT呈现加速增厚趋势，20年间平均增厚64.7厘米（2.84 cm/a），其中2004-2013年增厚32.4厘米，2014-2023年增厚24.6厘米。值得注意的是，工程扰动区ALT增厚速率（7.33 cm/a）远超自然站点（1.33-2.84 cm/a），印证人类活动对冻土退化的放大效应。

The ALT observation sites and description of the data
研究发现ALT空间分异显著：海拔4320米的唐古拉山区站点（CN04）ALT最薄（<1.5米），而昆仑山垭口（CN06）等高寒荒漠草原区ALT可达3.2米。这种差异与下垫面类型密切相关——高寒沼泽草甸因高含水量和植被隔热作用使ALT较薄，而干燥的高寒荒漠草原ALT最厚。

关键驱动机制
表面能量收支被证实为ALT变化的主控因子，年辐射累积量（R²=0.82）与净长波辐射（R²=0.79）的解释度最高。尽管土壤湿度和植被覆盖在全区域尺度未显示显著相关性，但按地表类型分组后呈现显著负相关（P<0.05），表明局地环境对ALT的调制作用。

研究结论与意义
该研究构建的基于气温和辐射的ALT预测模型（R²≥0.75），为缺乏直接观测数据的区域提供了实用工具。成果不仅证实青藏高原正经历着比北极更快的冻土退化（0.25°C/10a升温速率），更揭示工程活动可使ALT增厚速率提升2-5倍。这些发现对青藏铁路维护、碳库稳定性评估具有直接指导价值——当ALT超过临界厚度（如2.5米），冻土碳库的加速解冻可能引发正反馈循环。研究特别指出，高寒沼泽草甸的保护对延缓冻土退化具有双重效益：植被冠层减少太阳辐射吸收，高土壤含水量提升相变热需求。这些认识为制定差异化的生态工程措施提供了科学依据。