青藏高原长江源区多年冻土退化对水文地形及地表能量平衡的影响机制研究

针对青藏高原(QTP)长江源区(SRYR)多年冻土退化对区域水文地形及能量平衡的影响机制不明问题，中科院团队通过改进移动网格多年冻土模型，结合新型监测网络数据，首次量化了2000-2020年间该区域多年冻土面积减少1.32%、活动层厚度(ALT)增厚2.8 cm/a、地表沉降4.1 mm/a等关键参数，揭示了冻土退化吸收热量减缓气候变暖的新机制，为亚洲水塔失衡研究提供重要模型工具。

　　

在全球气候变暖背景下，被称为"亚洲水塔"的青藏高原正经历着显著的冰冻圈变化。作为高原生态安全屏障的长江源区，其多年冻土退化如何影响区域水文循环、地形演变及能量平衡，一直是国际冰冻圈研究的难点。传统模型难以准确模拟含冰量不均导致的非均匀沉降（热喀斯特过程），而遥感技术又无法探测深层地下冰变化，这使得多年冻土对亚洲水塔失衡的定量贡献长期存在认知空白。

中国科学院西北生态环境资源研究院的研究人员创新性地改进了移动网格多年冻土模型（moving-grid permafrost model），首次整合了地表长期沉降/抬升、自由水动态和能量交换等物理过程。该研究依托第二次青藏科考建立的源区首个多年冻土监测网络，结合InSAR地表形变数据，对2000-2020年间长江源区28,767 km²范围开展了系统模拟。

研究采用的关键技术包括：1）改进的MATLAB移动网格模型，新增地表形变-地下冰相变耦合算法；2）整合11个钻孔的地温监测数据和InSAR形变观测进行多参数验证；3）基于植被类型（高寒草甸ASM、高寒草原AS等）分区评估冻土演变特征。

【主要发现】

1. 多年冻土分布特征：2020年源区多年冻土面积占比80.6%（22,100 km²），以亚稳定型（35.2%）和不稳定型（32.1%）为主，活动层厚度(ALT)空间差异显著（1.2-4.5 m）。

2. 退化动态过程：2000-2020年间冻土面积减少1.32%，ALT以2.8 cm/a速率增厚，多年冻土顶板温度(TTOP)上升0.23°C/10a。地表沉降速率达4.1 mm/a，年均释放自由水4.8 mm。

3. 能量平衡效应：冻土退化区域吸收热量达1.15×10¹⁸ J，相当于减缓当地气温上升0.12°C/10a，揭示出多年冻土"热缓冲器"作用。

4. 模型验证优势：相比传统模型，改进后的算法将地温模拟均方根误差(RMSE)降低至0.82-1.55°C，地表形变模拟精度提升37%。

这项发表于《Environmental Science and Ecotechnology》的研究，首次量化了长江源区多年冻土退化对水文-地形-能量系统的综合影响。其创新性在于：1）建立地表形变与地下冰变化的定量关系，破解热喀斯特过程模拟难题；2）揭示冻土退化通过相变潜热吸收减缓气候变暖的新机制；3）开发的模型开源代码（GitHub可获取）为高原重大工程冻土灾害预警提供工具支撑。该成果对理解亚洲水塔失衡机理、优化三江源生态保护策略具有重要科学价值。