Earth’s Future: SSP情景下21世纪青藏高原多年冻土变化预估

青藏高原是地球上面积最大的高海拔多年冻土区。随着气候急剧变暖,高海拔多年冻土已发生广泛退化,进而影响区域水文、生态过程以及全球碳收支。先前的预估研究一致认为,青藏高原多年冻土将随着气候变暖而发生退化,但其退化程度和速度仍没有达成共识。鉴于此,我们基于最新的耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)多模式和多情景的气候输出数据,使用改进的Noah LSM预报了不同SSP-RCPs情景下21世纪青藏高原多年冻土分布及热状况的变化,探讨了多年冻土对气候变化的敏感性。

研究结果表明:

1)SSP2-4.5,SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下,青藏高原大部分多年冻土将在21世纪后期发生显著退化,到2100年,多年冻土面积相对于基线(2006–2015年)将分别减少44±4%,59±5%和71±7%。三江源地区是未来多年冻土退化的关键区域,其多年冻土极其脆弱,退化发生的最早、亦最严重(图1)。

(2)对于多年冻土热状况,SSP2-4.5,SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下,21世纪末(2091–2100年)多年冻土年平均地温(MAGT)将分别上升0.8±0.2 °C,2.0±0.3 °C和2.6±0.3 °C,活动层厚度(ALT)分别增加0.7±0.1 m,1.5±0.3 m,3.0±1.0 m(图2)。在SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下,仅存的多年冻土也将退化为不稳定状态,处在完全消失的边缘。

(3)多年冻土对气候变化的敏感性分析表明(图3),高海拔多年冻土对气候变化的恢复力较差。SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下,多年冻土面积对气温变化的敏感性分别为-88×103 km2 °C-1、-100×103 km2 °C-1和-110 ×103 km2 °C-1。MAGT对气温变化的敏感性为0.43 °C °C-1(SSP5-8.5),0.36 °C °C-1(SSP3-7.0)和0.14 °C °C-1(SSP2-4.5)。与多年冻土面积和MAGT对气温的线性响应不同,ALT对气温呈指数响应。

研究结果有助于提高对气候变暖背景下青藏高原多年冻土未来变化的理解,为气候变化适应政策和高原可持续发展提供科学支撑。该工作以“Qinghai-Tibet Plateau permafrost at risk in the late 21st century”为题发表在《Earth’s Future》上。第一作者张国飞,现兰州大学青年研究员;通讯作者南京师范大学南卓铜教授。相关数据、自行修改的模型,都与EF论文一起公开发布。/张国飞

引用: Zhang, G., Nan, Z.*, Hu, N., Yin, Z., Zhao, L., Cheng, G., & Mu, C. (2022). Qinghai-Tibet Plateau permafrost at risk in the late 21st century. Earth’s Future, 10, e2022EF002652. https://doi.org/10.1029/2022EF002652 (Open Access)

改进的Noah模型代码及可执行程序:Link (因为精力有限,不能提供技术支撑)

下载:pdf from Journal, ~18MiB

图1 不同SSP-RCPs情景下2100年青藏高原冻土类型分布和转换
图2 不同SSP-RCPs情景下近期和长期ALT、MAGT、MAAT和MAP的变化。ALT = 活动层厚度;MAGT = 年平均地温;MAAT = 年平均气温;MAP = 年降水量。
图3 不同SSP-RCPs情景下辐射强迫、气温和多年冻土指标变化的关系
Previous Article
Next Article