吳朝陽(yáng)團(tuán)隊(duì)在 Nature Geoscience發(fā)表凍土火災(zāi)反饋論文
持續(xù)的氣候變暖和北極放大效應(yīng)正在加速永久凍土的融化，這不僅會(huì)釋放儲(chǔ)存的碳，還會(huì)放大碳-氣候反饋，并破壞基礎(chǔ)設(shè)施。融化還會(huì)加厚活動(dòng)層厚度（ALT）——即永久凍土層上方經(jīng)歷季節(jié)性凍融循環(huán)的土壤層。活動(dòng)層在寒冷生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因?yàn)樗{(diào)節(jié)著大多數(shù)生態(tài)、水文和生物化學(xué)過程。盡管永久凍土融化對(duì)北極北方森林火災(zāi)的反饋機(jī)制具有深遠(yuǎn)的影響，但人們對(duì)這些機(jī)制仍然知之甚少。近日，中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所吳朝陽(yáng)研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合南京大學(xué)、美國(guó)、瑞士和法國(guó)等國(guó)內(nèi)外全球變化領(lǐng)域科研人員，系統(tǒng)開展了凍土凍融對(duì)北方極地針葉林火災(zāi)反饋的研究。
研究基于多源衛(wèi)星反演的植被綠度指標(biāo)、火災(zāi)數(shù)據(jù)和凍融監(jiān)測(cè)，對(duì)凍土火災(zāi)反饋進(jìn)行了綜合分析。結(jié)果表明，永久凍土融化會(huì)同時(shí)加劇火災(zāi)天氣、促進(jìn)植被生長(zhǎng)并使地下燃料干燥，從而共同增加火災(zāi)活動(dòng)和排放量。這些級(jí)聯(lián)效應(yīng)會(huì)形成正向的火災(zāi)-氣候反饋，威脅北極-北方森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并進(jìn)一步加速氣候變化。雖然之前的氣候模擬已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了永久凍土融化可能產(chǎn)生的氣候反饋及其對(duì)野火活動(dòng)的潛在影響，但直接觀測(cè)證據(jù)仍然有限。研究通過以下方式提供了此類證據(jù)：(1) 識(shí)別了連接融化與火災(zāi)機(jī)制的關(guān)鍵機(jī)制；(2) 展示了植被增加和地下燃料干燥在塑造北極-北方森林野火中的作用；(3) 量化了永久凍土融化導(dǎo)致的額外過火面積和火災(zāi)排放量。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在 Nature Geoscience。
李嘉玲和賴耕科博士為論文的第一作者，吳朝陽(yáng)研究員為論文通訊作者。本研究獲得國(guó)家杰出青年科學(xué)基金等的資助。
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論文信息：Jialing Li?, Gengke Lai?, Lin Meng, Constantin M. Zohner, Josep Pe?uelas, Sander Veraverbeke, Jan Hjort, Philippe Ciais, Yang Chen, Xin Li, Chaoyang Wu*. Amplified Arctic–boreal fire regimes from permafrost thaw feedbacks. Nature Geoscience, 2026.
論文鏈接： https://doi.org/10.1038/s41561-025-01894-y
上圖總結(jié)了本研究識(shí)別的作用機(jī)制路徑。多年凍土融化加深了活動(dòng)層厚度，改變了土壤水文過程和養(yǎng)分可利用性，從而促進(jìn)植被增加，并引起植物群落組成的變化，包括北方針葉林區(qū)的森林?jǐn)U張以及苔原地區(qū)的灌叢化。由融化驅(qū)動(dòng)的植被變化降低了地表反照率并提高了近地表氣溫，導(dǎo)致大氣環(huán)境更加溫暖和干燥。與此同時(shí)，融化引起的土壤干燥增強(qiáng)了地下燃料的干燥程度，加劇了火險(xiǎn)氣象條件，從而增加了燒毀面積和火災(zāi)排放。火災(zāi)釋放的二氧化碳和甲烷增加，加之多年凍土融化帶來的生物物理增溫效應(yīng)，共同強(qiáng)化了區(qū)域氣候變暖，并進(jìn)一步反饋促進(jìn)多年凍土退化。總體構(gòu)成了一個(gè)正向的“多年凍土–火災(zāi)–氣候”反饋環(huán)。
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