建立青藏高原退化冻融滑坡的面积-体积缩放关系：量化冻土退化引发的质量流失和碳释放的关键工具

《Global and Planetary Change》：Establishing a robust area-to-volume scaling for Qinghai-Tibetan Plateau Retrogressive Thaw Slumps: A key tool for quantifying mass wasting and carbon release induced by permafrost degradation

青藏高原融沉滑塌体积估算与碳释放研究。通过多源高分辨率DEM数据建立面积-体积关系（V=0.18A1.20），量化1989-2022年总质量损失8.7×108吨，碳释放峰值0.16Tg·C·y-1，揭示升温（+2℃/世纪）和增雨（+12%）驱动RTS活动非线性响应。填补区域体积监测空白，为冻土退化评估提供新框架。

　　这项研究聚焦于青藏高原（QTP）上退化融陷（Retrogressive Thaw Slumps, RTSs）对土壤侵蚀和碳释放的影响。青藏高原作为全球重要的高寒地区之一，其地表温度在过去几十年中显著上升，导致了广泛的冻土退化。这种退化不仅改变了地表形态，还对区域的水文系统和碳循环产生了深远的影响。然而，由于获取大范围的体积数据较为困难，对RTSs所引起的土壤侵蚀和碳释放进行准确量化一直是一个挑战。

研究团队通过整合多源的高分辨率数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）数据，建立了一个适用于青藏高原的区域特定面积与体积的缩放关系。这一关系基于对1443个RTS样本的回归分析，表明RTS体积（V）与面积（A）之间遵循幂律关系：V = 0.18·A^1.20，其相关系数R2为0.88，具有高度的统计显著性（p < 0.001）。这一缩放关系反映了青藏高原上RTSs的面积较小、滑坡底面较浅的特点，与北极地区的RTSs存在明显差异。

通过将这一缩放关系与考虑RTS几何特征和土壤及地冰含量空间异质性的估算模型相结合，研究团队重建了青藏高原上RTSs体积变化的历史数据，时间跨度为1989年至2022年。结果显示，在过去的30年间，RTSs导致的总物质流失达到了0.87×10?吨（95%置信区间：0.54×10?–1.44×10?吨）。与之相关的碳释放在2016年达到峰值，为0.16 Tg·C·yr?1（95%置信区间：0.13–0.20 Tg·C·yr?1），相当于抵消了总冻土碳汇的约3.1%。尽管当前的影响仍相对有限，但观察到的RTS活动对变暖和湿润的非线性响应——即夏季气温升高约20%、降水量增加约12%的情况下，RTS活动几乎增加了十倍——表明未来风险可能会进一步加剧。

该研究填补了青藏高原上RTS体积监测的关键空白，并为评估冻土退化及其在变暖气候下的碳反馈提供了一个定量框架。研究团队利用高分辨率的DEM数据，结合遥感技术，对RTSs的面积变化进行了精确测量，并通过面积与体积的缩放关系，实现了对体积变化的估算。这种估算方法不仅提高了数据的准确性，还为未来研究提供了新的思路。

在方法上，研究团队采用了多源高分辨率DEM数据，包括中国高分7号卫星（Gaofen-7）的立体测绘数据。这些数据具有较高的空间分辨率和精度，能够有效捕捉RTSs的形态变化。此外，研究团队还对DEM数据进行了核心登记和差分处理，以消除系统误差并提高数据的一致性。通过使用高分辨率目标DEM对较低分辨率的基准DEM进行校正，研究团队获得了更精确的高程变化数据，从而进一步提高了体积估算的准确性。

研究团队还对面积与体积的缩放关系进行了验证，发现该关系在青藏高原上的适用性良好，且具有较高的可靠性。通过分析不同数据集的分布情况，研究团队确认了该缩放关系能够有效反映RTSs的体积变化模式。这种模式的建立不仅为青藏高原的RTS体积估算提供了基础，也为其他类似地区的研究提供了参考。

在研究过程中，团队还注意到，面积与体积的缩放关系在不同地区可能存在差异。因此，建立适用于特定地区的缩放关系对于准确评估RTSs的影响至关重要。通过结合区域特征、地表条件和气候因素，研究团队能够更全面地理解RTSs对土壤侵蚀、物质运输和碳释放的综合影响。这种综合分析方法不仅提高了研究的科学性，还为政策制定和环境保护提供了依据。

此外，研究团队还探讨了RTSs对区域景观演变、水文系统和碳循环的潜在影响。通过建立面积与体积的缩放关系，团队能够更有效地评估RTSs对这些系统的长期影响。这种评估方法为理解RTSs在不同环境条件下的变化趋势提供了新的视角，并有助于预测未来可能的变化。

研究团队的成果表明，RTSs不仅是冻土退化的重要指示器，也是其加剧的重要因素。通过量化RTSs的体积变化，团队能够更准确地评估其对土壤侵蚀和碳释放的贡献。这种量化评估对于理解青藏高原上冻土退化的机制和影响具有重要意义，并为全球气候变化研究提供了新的数据支持。

总之，这项研究通过建立区域特定的面积与体积缩放关系，填补了青藏高原上RTS体积监测的关键空白，为评估冻土退化及其在变暖气候下的碳反馈提供了一个定量框架。这一成果不仅提高了对RTSs影响的理解，还为未来的环境监测和政策制定提供了科学依据。