近日，中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室康世昌研究员课题组，联合清华大学、美国犹他州立大学犹他州气候中心相关研究团队，发现南亚黑碳气溶胶通过增加消融和减少冰川物质补给，加速了以冰川退缩为主的青藏高原固体水储量损失，尤其在喜马拉雅地区及其孕育的印度河、恒河-布拉马普特河流域最为显著。该成果“Reduced solid water storage over the Tibetan Plateau caused by black carbon” 以Articles形式发表在了国际知名期刊《Communications Earth & Environment》上。黑碳是由化石燃料和生物质不完全燃烧产生，是仅次于CO2的大气升温因子，具有强烈的吸光性。青藏高原毗邻南亚黑碳高排放区，南亚的黑碳气溶胶能够跨越喜马拉雅山输送到青藏高原内陆地区。南亚黑碳的排放和传输可通过直接和间接效应，加速青藏高原冰川消融，威胁亚洲水塔。直接效应指跨境输入的黑碳沉降至雪冰表面，导致雪冰反照率降低，从而加速冰川消融。间接效应指南亚黑碳气溶胶通过改变夏季风水汽输送，间接影响青藏高原冰川的物质补给。研究组前期的研究发现，南亚黑碳导致中高层大气增温，增强了区域对流活动，使得水汽在南亚辐合；而且黑碳增加了大气中的云凝结核数量。黑碳引起的这些气象条件变化，使得更多的水汽在南亚形成降水，由此传输到青藏高原的水汽减少，降水也随之减少，进而导致青藏高原冰川的物质补给减少（Nat. Commu 2022, 13(1), 7360）。在此基础上，本研究在区域尺度上首次量化了南亚黑碳对高原冰川表面反照率和冰川消融的影响（图1）。进一步，综合评估了南亚黑碳对青藏高原冰川变化的直接消融效应和间接降水补给效应，并深入探究其对流域水储量的影响。结果表明，2007-2016年间，南亚黑碳沉降使得青藏高原冰川反照率降低，导致消融量增加7.5%；同时南亚黑碳导致的高原降水减少带来冰川物质负平衡（亏损）增多6.1%；其中，喜马拉雅地区尤为显著，冰川物质负平衡增幅达到33.7%。冰川物质亏损导致陆表水储量减少，导致青藏高原南部流域陆表水储量减少显著，尤其在印度河与恒河-布拉马普特拉等内流盆地。如图2所示，南亚黑碳导致印度河流域水储量整体下降18.9%，其主要驱动机制为黑碳加速冰川消融的直接效应；而恒河-布拉马普特拉流域25.7%的水储量减少则主要是黑碳显著的间接效应，即黑碳改变大气环流所引发的降水补给减少所致。未来南亚黑碳排放仍将持续增加，其影响还会加剧。因此，为了保护“亚洲水塔”，南亚地区黑碳减排势在必行。本研究获得了国家自然科学基金、中国科学院西部之光交叉团队项目、甘肃省杰出青年基金等项目的资助。 论文链接：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02335-9图 1 南亚黑碳对青藏高原冰川表面反照率（a）、辐射强迫（b）、消融（c）的影响。图2. 南亚黑碳通过直接消融效应与间接补给效应对青藏高原重点流域陆表水储量（GT/yr）变化的影响。

http://www.nieer.cas.cn/河流作为连接陆地与海洋碳氮库的重要枢纽，对全球生物地球化学循环具有关键作用。然而，由于观测数据匮乏及过程的复杂性，目前对泛北极地区河流碳氮的时空动态特征及其对气候变化和人类活动驱动的响应机制研究仍较为缺乏。近日，中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学相关研究团队基于2009至2021年的原位观测数据库，揭示了泛北极地区六条大河的碳氮输出时空动态及其驱动因子。研究发现，泛北极地区河流向海洋输送的碳氮量分别约为每年35.30太克和1.04太克，主要以溶解态形式存在。碳氮输出的季节特征受水文过程和生物地球化学过程共同支配，其中春夏季因冰雪消融引发径流峰值，导致有机碳与有机氮浓度达到最高，而无机碳与无机氮浓度则在冬季出现峰值。该研究利用随机森林模型，集成了包括气候、水文特征、河流化学性质、土地覆盖以及人口密度在内的共30个潜在影响因子，通过置换重要性（%IncMSE）量化潜在影响因子的相对贡献，发现水文特征（%IncMSE：63.2 ± 15.4%）在驱动泛北极地区河流碳氮输出中占主导地位。本研究系统揭示了泛北极地区六条大河碳氮传输的时空变化特征及其影响因子，这些发现为理解北极变暖背景下诱导的水文变化如何重塑泛北极河流中的物质输送提供了新视角。研究成果以Pan-Arctic riverine carbon and nitrogen exports dominated by hydrologic factors为题发表于Environmental Research期刊。西北研究院博士研究生赵玉娇为第一作者，张玉兰研究员为通讯作者。该研究由国家重点研发计划和甘肃省科技计划项目共同资助。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.envres.2025.122017 2009–2021年间碳、氮浓度的季节变化。河流按西至东（由左至右）排列，依次为鄂毕河、叶尼塞河、勒拿河、科雷马河、育空河和麦肯齐河使用随机森林（RF）模型按%IncMSE排序，确定泛北极河流中颗粒物（碳、氮和悬浮颗粒物）浓度（a）和通量（b）的影响因子

http://www.nieer.cas.cn/青藏高原及周边高山地区统称为“第三极”地区，是除南北极外最大的冰川集中区。在全球气候变暖背景下，第三极地区正经历显著增温，气温上升加速了冰川消融，进而影响区域生态平衡。第三极冰川前缘作为海拔最高的陆地脆弱生境之一，对气候及冰川变化响应敏感。深入了解冰川前缘植被动态，对科学评估冰缘生态系统响应气候至关重要。然而，受制于观测条件，目前仍缺乏对该地区冰缘植被的大范围系统性观测研究。中国科学院西北生态环境资源研究院上官冬辉研究员团队与兰州交通大学、中巴地球科学联合研究中心及南通大学相关研究团队合作，选取第三极地区9条代表性冰川，在其前缘布设样地并获取植被信息。利用植被指数量化了冰川退缩时间序列上植物群落特征的变化，并结合植物区系相似性指数，系统分析了不同样地间及不同冰川前缘间的植物区系相似性。研究显示，物种多样性和植被盖度沿冰川退缩时间序列呈波动增加趋势，且在海洋性冰川前缘的增加速率尤为显著。所有冰川前缘的植物生活型在演替早期阶段较为相似，但随着演替推进，生活型组成开始分化，在不同类型冰川前缘间差异更为明显。此外，不同冰川前缘间具有植物区系相似性，其中地理位置邻近且属于同一类型冰川的前缘地区植物区系相似性最高。该研究揭示了局地气候与地理因子在塑造冰川前缘生态系统及植物区系格局中扮演的关键作用，为阐明气候变化对冰川前缘生态系统的影响提供了科学依据，并为区域生物多样性保护工作提供了理论指导。该成果以Vegetation successional dynamics and floristic similarity across various glacier forelands in the third pole为题发表于国际知名学术期刊Global and Planetary Change上。兰州交通大学魏天锋副教授为本文第一作者，西北研究院上官冬辉研究员为本文通讯作者。研究得到中国科学院战略性先导科技专项（A类）和国家自然科学基金等项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2025.104916（A）研究区地理区位图，（B）被研究冰川在小冰期和2019年的冰川末端海拔，（C）被研究冰川在小冰期至2019年间的冰川退缩距离

http://www.nieer.cas.cn/土壤侵蚀是一种自然的地质过程，通过物质移动、风和水的作用塑造地球表面，主要包括冻融侵蚀、水蚀和风蚀三种类型，其发生会引发生物多样性改变和生产力降低，并诱发洪水、泥石流和沙尘暴等一系列连锁性负面效应。青藏高原因其独特的气候、多变的地形和复杂的地质条件，是土壤侵蚀的频发区，严重威胁着区域生态安全与可持续发展。然而，关于青藏高原上述三种类型土壤侵蚀时空变化的综合研究至今依然缺乏。近日，中国科学院西北生态环境资源研究院科研团队以青藏高原为研究对象，基于对气候要素、土壤属性、地形和植被特征等数据与概念侵蚀模型的融合，对过去（2001-2020）和未来（2021-2100）四种共享社会经济路径（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5）情景下的冻融侵蚀、水蚀与风蚀时空格局进行了量化评估。研究结果发现，空间分布上，冻融侵蚀主要发生在雅鲁藏布江流域、横断山脉及祁连山地区，水蚀呈现出由西北向东南逐渐增强的趋势，而风蚀则表现出相反的分布格局。时间变化上，过去二十年冻融侵蚀、水蚀和风蚀均呈下降趋势，不同气候情景下冻融侵蚀和水蚀均显著增加而风蚀明显下降。另外，气候变化是驱动冻融侵蚀和风蚀变化的主要因素，而水蚀受气候变化和植被动态的共同影响。值得关注的是，在未来气候情景下青藏高原中度和重度土壤侵蚀区面积预计将持续扩大。本研究首次系统揭示了2001-2100年青藏高原三种主要土壤侵蚀类型的时空格局及其风险预估，可为该地区水土流失防控规划与管理提供科学指导。研究成果以Soil erosion and risk assessment on the Qinghai-Tibetan Plateau为题在线发表于Nature旗下期刊Communications Earth & Environment。西北研究院博士研究生魏培洁为第一作者，硕士研究生杜娟娟为共同第一作者，陈生云研究员为通讯作者。该研究由国家重点研发计划项目、中国科学院“西部之光”交叉团队项目和国家自然科学基金委联合基金项目等共同资助，所产生的土壤侵蚀数据集已汇交至国家冰川冻土沙漠科学数据中心（DOI: 10.12072/ncdc.nieer.db6841.2025）。土壤侵蚀风险等级变化

http://www.nieer.cas.cn/在全球气候变化导致北极快速变暖的背景下，东北航道的通航潜力显著增强，然而极地复杂多变的环境条件仍对船舶冰区航行安全构成严峻挑战。现有北极航线规划模型普遍存在对局部海域环境动态变化响应不足的缺陷，难以实现复杂极地条件下的实时航线优化与调整。针对这一科学问题，中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室研究人员研发了第二代航线规划系统RouteView 2.0。新系统RouteView 2.0从三个方面提升了极地船舶航行服务的智能化水平。在船舶航行前方独立浮冰实时监测方面，该系统突破了传统千米级冰情数据的粗分辨率限制，构建了次公里级独立浮冰在线计算框架，实现了东北航道浮冰分布的实时动态解析，显著提升了浮冰信息提取的时效性与灵活性（250米分辨率）。在船舶航行前方海雾模拟预警体系方面，该系统基于Polar WRF数值模型，实现了对船舶航行前方海雾的精准反演（6小时间隔、5千米分辨率），为低能见度航行提供了实时预警支持。在数字孪生驱动的智能决策方面，该系统构建了北极航道船舶及航行环境的三维实景模型，实时接入浮冰、海雾等模型计算数据，实现了东北航道局部海域船舶航行的沉浸式展示，形成一种新的航线规划可视化手段。实验验证表明，新系统RouteView 2.0创新性地集成了多源环境要素实时监测技术，可精准识别船舶前方500公里范围内的独立浮冰分布、海雾能见度及海浪飞沫结冰等风险因子，并通过动态路径优化算法实现航线的自适应规划与实时调整，显著提升了船舶航行安全与决策效率及极地航行决策的时效性和可靠性，为北极复杂环境下的航线规划提供了可靠的技术支撑和科学依据。该研究成果以RouteView 2.0: A Real-time Operational Planning System for Vessels on the Arctic Northeast Passage为题发表在Environmental Modelling & Software期刊上。西北研究院高级工程师吴阿丹为论文第一作者，车涛研究员为论文通讯作者。该研究获国家自然科学基金、甘肃省科技重大专项和冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室自主部署项目的资助。该团队研发的航线规划系统RouteView 1.0于2023年正式发布，成果分别以A ship navigation information service system for the Arctic Northeast Passage using 3D GIS based on big Earth data和RouteView: An Intelligent Route Planning System for Ships Sailing Through Arctic Ice Zones Based on Big Earth Data为题先后发表在Big Earth Data和International Journal of Digital Earth期刊。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2025.106464 航线实时规划系统界面（基于实时提取的浮冰、海雾及船舶结冰分布，评估船舶通航风险，实现船舶航行前方航线的精准规划与优化调整）航行场景实时模拟

http://www.nieer.cas.cn/融雪洪水是冰冻圈灾害主要灾种之一。随着全球气候变暖加剧，我国西北地区极端气候事件频发，导致融雪洪水事件显著增多，对区域社会经济发展影响巨大，亟需加强融雪洪水的灾害风险评估研究。中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室研究人员利用1948年至2022年全球陆面同化径流资料和社会经济数据，基于自然-社会二元结构，构建了融雪洪水识别阈值模型和灾害风险评估框架，系统分析了我国西北地区融雪洪水演变特征及其灾害风险分布。研究表明，1948年至2022年，我国西北地区的融雪径流显著增加，呈现出西北和西南山区高、中部和东部地区低的空间格局。20世纪90年代之后，融雪径流的峰值由4月提前至3月，多数流域的融雪洪水呈上升趋势。新疆北部的融雪洪水发生频次相对较少但规模较大，祁连山周边流域的小规模融雪洪水发生更为频繁。融雪洪水灾害的高风险区主要分布在新疆北部，南疆叶尔羌和喀什葛尔流域，三江源以及龙门峡至三门峡段，高风险和较高风险地区占西北地区总面积的15.5%。研究成果以The spatio-temporal distribution of snowmelt floods and disaster risk assessment in the Northwest China为题发表在Geography and Sustainability期刊上。西北研究院硕士研究生张溪为论文第一作者，许民副研究员为论文通讯作者，康世昌研究员、韩海东副研究员、吴灏副研究员为共同作者。该研究获中国科学院中国—巴基斯坦地球科学研究中心部署项目、国家自然科学基金和冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室自主部署项目的资助。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.geosus.2024.100261中国西北地区融雪洪水风险空间分布

http://www.nieer.cas.cn/冻土是由土壤颗粒、冰、液态水和气体组成的四相复合体，其力学性质显著依赖于温度、应力状态及环境条件等多种因素。在循环动荷载作用下，冻土内部结构会逐渐破坏，导致累积塑性应变不断增加，进而引发冻土工程基础设施等一系列病害，严重威胁其长期服役性能。然而，传统的循环荷载下冻土累积塑性应变研究集中于单向循环荷载作用下的力学响应，忽视了实际工程中冻土所承受的复杂动荷载特性，例如交通、地震和波浪荷载等引起的应力路径变化。这些复杂动力荷载不仅导致主应力方向的变化，还伴随着应力幅值的耦合变化，而传统研究方法难以真实反映冻土在现场条件下经历的复杂应力路径，限制了其工程适用性和预测精度。基于上述科学问题，为揭示复杂循环应力路径对冻土累积塑性应变的影响，中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室研究团队利用国内首台FHCA-300冻土空心圆柱仪，模拟了五种典型循环应力路径：三轴循环（TCSP）、圆形循环（CCSP）、定向循环（DCSP）、椭圆形循环（ECSP）和心形循环（HCSP），分别对应单向振动、波浪、地震、交通荷载。试验在-1.5 ℃、-6 ℃和-15 ℃三种温度下进行，通过控制轴向力、扭矩和围压，量化了不同应力路径对冻土变形的影响，并建立了考虑应力路径依赖性的冻土累积塑性应变预测模型。研究结果表明，冻土的累积塑性应变具有较为强烈的应力依赖性，不同循环应力路基影响显著。按破坏性程度从高到低排序为：定向循环（DCSP）＞椭圆形循环（ECSP）＞心形循环（HCSP）＞圆形循环（CCSP）＞三轴循环（TCSP）。其中，在-1.5 ℃时，定向循环（DCSP）下轴向累积塑性应变达11.86%，比三轴循环（TCSP）下高4.71%。温度升高会显著加剧冻土变形，同一应力路径下，-1.5 ℃时的应变远高于-15 ℃。研究团队还提出了一种基于最大剪切应力（qₘₐₓ）和主应力轴方向角（α）的量化模型，该模型通过动态积分主应力轴角的影响，显著提高了复杂应力路径下冻土变形的预测精度，较传统模型（如Monismith模型：）误差大幅降低。该研究成果以Effect of complex cyclic stress path dependency on cumulative plastic strain for frozen soil: laboratory simulation and model prediction为题，发表于Acta Geotechnica期刊上。西北研究院博士生王亚鹏为论文第一作者，陈敦副研究员为通讯作者，马巍、李国玉、周志伟、穆彦虎研究员为共同作者。该研究得到了国家自然科学基金和科技部基础资源调查专项等项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1007/s11440-025-02531-z. 复杂循环应力路径的加载参数变化与模拟改进预测模型与其他经典模型在复杂循环应力路径下的累积塑性应变

http://www.nieer.cas.cn/冰雪融水是连接我国西北地区上游“固体水库”和中、下游生态环境保护与社会经济发展的重要纽带。全球变暖背景下，西北冰川加速消融且降水形态发生显著变化，进而导致流域水文过程变化。中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室研究人员利用CMIP6气候情景数据，基于雨雪分离模型和冰川消融模型系统，评估了历史和未来不同社会经济发展路径下中国西北地区雪/雨比以及冰川融水径流变化。研究结果表明，在SSP1-2.6排放情景下，西北地区降雪趋势基本保持不变。在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下，未来西北地区的降雪将分别减少1.04mm/10a和2.94mm/10a；雪/雨比将分别减少0.64%/10a和1.50%/10a。从空间分布上看，随着排放情景的升高，高山区降雪以及雪/雨比将显著减小，主要区域包括：三江源区、祁连山、昆仑山、喀喇昆仑山、帕米尔、天山地区以及东部的秦岭地区。冰川融水径流的评估结果表明，1957至2017年我国西北地区年均冰川融水径流为286.88×108 m3，1990年以后，年均冰川融水增加56.64×108 m3，增加比例为21.7%。西北地区约50%的流域冰川融水径流的拐点出现在2040至2069年，如东天山、南疆车尔臣、开都河、黄河源等流域。冰川覆盖面积大的流域冰川融水拐点出现的较晚，如伊犁河、天山南坡的渭干河、阿克苏河、喀什葛尔河以及昆仑山北坡的叶尔羌河、和田河等流域。未来西北地区固/液态降水模式发生显著转变，同时冰雪消融加剧，或将引起西北地区陆地水资源时空分布的变化以及水资源供给的不稳定性。上述成果分别以Projection of snowfall and precipitation phase changes over the Northwest China based on CMIP6 multimodels和Impacts of glacier shrinkage on peak melt runoff at the sub-basin scale of Northwest China为题发表在Journal of Hydrology上，西北研究院许民副研究员为论文第一作者，康世昌研究员和许民副研究员分别为论文通讯作者。以上研究成果获国家重点研发计划项目、国家自然科学基金以及中国科学院国际合作项目资助。论文链接: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.131743https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.132953中国西北地区1957-2017年年均融水径流及其变化趋势

气候变暖背景下，冰川消融及水岩相互作用通过改变融水径流水化学成分和悬浮物输移，影响下游水生生态系统和元素生物地球化学循环过程。冰川区岩石化学风化过程通过吸收/释放二氧化碳，影响气候变化。然而，目前对于较长时间序列的冰川区化学风化速率变化趋势和影响机制认识仍存在不足。 近日，中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈水文研究团队选取冰川径流监测时段较长的天山乌鲁木齐1号冰川为研究区，基于冰川径流水化学数据及历史文献数据总结，发现研究区冰川化学风化速率存在增加趋势。研究发现，随着气候变暖，融水径流中阳离子浓度上升，而SO42-浓度下降。研究时段内（2013，2014和2016年消融期）化学风化速率为12.34~19.04 t/km2/yr，比2006年和2007年高1~1.7倍，且该值高于亚洲部分冰川。结果表明，天山乌鲁木齐1号冰川流域的化学风化速率随着气候变暖而增加，且风化速率比青藏高原及周边的一些冰川区更高。该成果以Sources of hydrochemistry and chemical weathering rate at Urumqi Glacier No.1 catchment in central Asia为题发表在Journal of Hydrology: Regional Studies上，西北研究院博士研究生杨琴为论文第一作者，上官冬辉研究员为通讯作者。该研究成果获得国家自然科学基金项目和甘肃省科技计划项目联合资助。文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214581824004567图1. 乌鲁木齐1号冰川流量、气温、降水、TDS、EC、pH和主离子的年际及年内变化特征图2. 2013、2014和2016年乌鲁木齐1号冰川流域阳离子剥蚀率（CDR）日、月变化(a)及其与流量(b)、气温(c)和降水(d)的关系

过去数十年来，全球多年冻土均以不同的速率呈现升温趋势。近年来，极端高温和热浪事件的频率和强度不断增加，一些研究已经证实极端事件会通过改变活动层水热状况、削弱斜坡稳定性并引发滑塌等对冻土环境产生显著影响。然而，当前对于短期极端事件对活动层和多年冻土的影响过程和机制仍不清楚。中国科学院西北生态环境资源研究院藏北高原冰冻圈特殊环境与灾害国家野外科学观测研究站吴通华研究员团队使用长序列的气象、活动层水热和多年冻土监测数据，发现青藏高原中部多年冻土区在2022年夏季经历了明显的极端热浪影响。研究发现，2022年青藏高原中部多年冻土区夏季平均气温达到6.5°C，是1961-2022年期间的最高纪录，比1961-1990年基准期的气温高出3.2°C。2022年的融化指数（DDT）达到715°C·day，1961-2021年的平均值仅为 450.6°C·day。 2022年夏季，青藏公路沿线6个活动层土壤温度和3个多年冻土钻孔地温均高于历史观测记录。China06、QT01、QT06和QT09四个活动层监测点在2022年的活动层厚度均达到观测时段内的最大值（平均值：207.7cm），比2000-2021年的平均活动层厚度（平均值：175.9cm）高出20%。QTB01、QTB06和QTB09三个多年冻土钻孔监测到的2022年的年平均地面温度（MAGT）也是最高的，比前期数十年的平均值高出10%。极端高温热浪对活动层融化深度的贡献介于6.6%至13.6%，最大贡献率出现在2022年。所得结果有助于更清晰地认识极端事件对活动层和多年冻土的影响过程和机制。该成果以Summer heat wave in 2022 led to rapid warming of permafrost in the central Qinghai-Tibet Plateau为题发表在npj Climate and Atmospheric Science期刊，并获中国科学院“西部之光”重点实验室交叉团队项目、国家重点研发计划项目和国家自然科学基金等项目的资助。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41612-024-00765-4图1 研究区冻土分布及站点位置图2 2000-2022年研究区6个活动层监测点的活动层厚度的时间变化

土壤冻融过程作为气候变化的敏感指示器，是由于昼夜或季节热量变化在表土及以下一定深度形成的反复冻结和融化的过程，其在高海拔和高纬度冻土区极为常见。过去几十年来，受气候变暖影响，冻融格局已发生剧烈变化，显著影响土壤生态系统结构与功能。然而，以往研究集中于室内模拟实验，但原位观测研究的报道很少。为此，中国科学院西北生态环境资源研究院科研团队以疏勒河源冰冻圈与生态环境综合监测研究站多年冻土区高寒草甸生态系统长期定位综合观测场为研究对象，并结合自主研发的冻融强度新算法和“一种气筒式土壤剖面气体采集器”装置开展研究。研究发现，活动层微生物群落稳定性在冻融阶段（包括融化过程期和冻结过程期）相较于非冻融阶段（含完全融化期和完全冻结期）更高，表现出更低的网络复杂性和更高的鲁棒性（图1）以及更多的核心类群。此外，微生物多样性与土壤多功能性的关系仅在冻融阶段呈现显著正相关（图2），且这种关系主要受微生物稳定性所驱动（图3）。值得关注的是，尽管冻融强度增大会显著加剧温室效应，但因微生物多样性-土壤多功能性关系的加强而被缓解（图3）。该研究揭示了季节冻融过程下微生物介导的土壤多功能性变化机制，为多年冻土温室气体排放的微生物调控提供了新见解，也为未来变暖情景下冻融格局变化所带来的生态后果预测打下了基础。研究成果于2024年10月10日以Freeze-thaw strength increases microbial stability to enhance diversity-soil multifunctionality relationship为题在线发表于Nature旗下期刊Communications Earth & Environment。兰州大学、西北农林科技大学、云南大学和青岛华大基因研究院共同参与了该项工作。该研究得到国家重点研发计划项目、中国科学院“西部之光”交叉团队项目和国家自然科学基金项目等联合资助。文章链接：https://www.nature.com/articles/s43247-024-01765-1图1 微生物群落共现网络及稳定性图2 微生物多样性与土壤多功能性的关系图3 微生物稳定性、多样性-土壤多功能性关系及温室效应之间的关联

北半球多年冻土面积约占陆地面积的22%；随着气候变化，全球范围内的多年冻土正经历不同程度的退化。位于环北极地区是高纬度多年冻土分布的主要区域，而青藏高原是中低纬度多年冻土分布面积最大的地区，北半球高纬度和高海拔多年冻土区对气候变化异常敏感，其增温速率明显高于其它地区。多年冻土的退化会对地下冰和有机碳的形成、存储环境，对多年冻土区地表的水、土、气、生等要素间的相互作用关系产生影响，进而影响所在区域的生态、水文过程和寒区工程基础设施。然而，以往的研究鲜有定量分析半球尺度多年冻土特征和退化过程区域差异的研究。为了揭示气候变化条件下多年冻土退化的时空特征，研究团队利用覆盖北半球不同时期和不同地区的观测数据，分析了不同多年冻土区冻融循环过程的差异，确定了不同地区和不同多年冻土类型活动层厚度、年平均地温特征和变化的区域差异，讨论了多年冻土退化过程中具有较大差异性的潜在原因。结果表明，环北极多年冻土区20 cm深度的土壤温度远低于青藏高原，环北极多年冻土区的融化期为114天，青藏高原的融化期为167天。多年冻土过渡区和零星多年冻土区活动层厚度最大，高纬度多年冻土区和连续多年冻土区活动层厚度相对较小；活动层厚度普遍呈上升趋势，北半球多年冻土区平均活动层厚度为1.7 m，每年增加趋势为3.6 cm。高海拔多年冻土区和岛状多年冻土区年平均地温最高，而高纬度多年冻土区和连续多年冻土区相对较低；年平均地温升温速率在高纬度地区最高，而在高海拔地区最低，从岛状多年冻土区到连续多年冻土区年平均地温逐渐增加，北半球多年冻土区年平均地温升温速率为0.3℃/10 a。该研究还定量揭示了环北极高纬度地区和青藏高原高海拔地区活动层厚度、年平均地温差异的程度，为深入理解气候变化下多年冻土退化的过程和机制提供了科学依据。该成果以Large variability in permafrost degradation over the Northern Hemisphere为题发表于国际期刊Catena，冰冻圈科学与冻土工程重点实验室胡国杰研究员为论文第一作者。北半球不同站点20cm土壤温度冻融循环过程变化特征（a）平均土壤温度空间特征；（b）冻结融化期变化特征北半球多年冻土区活动层厚度空间分布特征（a），不同多年冻土区变化特征（b）北半球多年冻土区年平均地温空间分布特征（a），不同多年冻土区变化特征（b）