地球系统科学重点实验室参与定量评估上新世暖期气候下全球冻土区消融与碳排放

2022-04-07

       在全球持续增温背景下，由冻土快速消融所导致的大量CO₂等温室气体释放可能会加剧全球暖化过程。当今地球有两大主要冻土区：环北极圈冻土区和高山冻土区。两个冻土区共蕴含了超过1500 Pg的碳。人们对于环北极圈冻土区和高山冻土区的研究不断取得突破，但对于两者在温暖气候背景下的相对消融速率缺乏深入研究。此外，定量评估全球暖化背景下冻土区的稳定性，对预测未来气候变化具有重要意义。

图1 a全球现今年均温与冻土分布图；b青藏高原研究区及周缘地区数字地貌高程图

本研究以青藏高原北缘高山冻土区出露的上新世至更新世湖相地层为研究对象（图1），运用碳酸盐团簇同位素(Δ₄₇)等气候代用指标，讨论了青藏高原北缘上新世-更新世的古气候变化历史，在定量重建该时段古温度变化基础上，结合气候模型定量评估了在上新世暖期类似气候条件下现今全球冻土区的稳定性以及冻土区的碳释放程度。

相关结果发现：1)青藏高原北缘的年均温在2.7 Ma前后降低了近8°C（图2）；2)在上新世暖期类似气候条件下，现今地球上近20%的环北极圈冻土区将消融，近60%的高山冻土区将消融，分别释放~253 Pg和~85 Pg的碳，高山冻土区释放的碳占所有冻土区碳释放总量的近四分之一（图3）；3)高山冻土区尽管仅占据全球冻土面积十分之一，却是全球变暖背景下的重要碳源，其排放量远高于环北极圈冻土区。

图2 青藏高原北缘垭口剖面上新世以来古气候变化与同时间段区域及全球古气候对比

图3 全球a高山冻土区和b环北极圈冻土区在上新世温暖类似气候条件下冻土消融面积和碳释放评估结果

 该研究成果于2022年3月14日以Article的形式在线发表在Nature Communications上（Cheng, F.,Garzione, C., Li, X. et al. Alpine permafrost could accountfor a quarter of thawed carbon based on Plio-Pleistocene paleoclimateanalogue. Nat Commun 13, 1329 (2022).https://doi.org/10.1038/s41467-022-29011-2）。北京大学地球与空间科学学院程丰研究员为第一/通讯作者，云南大学李祥忠研究员为第三作者。

       论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-29011-2

（注：本稿件参考北京大学地球与空间科学学院科研成果栏目新闻稿，https://sess.pku.edu.cn/info/1082/3115.htm）