Earth’s Future：顾及地下冰含量重新评估青藏高原多年冻土热状态
科学界通常利用多年平均地温（MAGT）评价多年冻土热状态和稳定性。然而，地温主要反映土体升温过程中的显热变化，而多年冻土中广泛存在的地下冰在融化过程中需要消耗大量潜热。因此，仅依靠温度指标可能无法全面反映多年冻土抵抗气候变暖的能力。
针对这一问题，Permalab团队提出了一种基于焓变的多年冻土热状态指标（ΔH′），将土壤温度与地下冰含量共同纳入热力学框架，用于表征多年冻土中储存的“冷能”。研究利用改进的Noah陆面过程模型（Noah-Tibet）开展控制实验，通过设置不同初始气候条件和地下冰含量情景，模拟多年冻土在持续升温背景下的退化过程，并比较MAGT和ΔH′与多年冻土存续时间之间的关系，评估两种指标对多年冻土热状态的表征能力。
结果表明，传统分类中被判定为“不稳定”状态（MAGT介于−0.5℃至0℃）的多年冻土，在0.4℃/10a升温条件下仍可能维持30–100年以上，说明仅依据地温评估多年冻土热状态存在较大不确定性。相比之下，ΔH′与多年冻土存续时间表现出更加稳健的线性关系，在表征多年冻土未来持续存在能力方面具有更高辨识度。进一步实验表明，ΔH′的优越在不同土壤质地和年降水条件下普遍存在。
基于已有的高分辨率地温和地下冰格网数据，研究利用ΔH′重新评估了青藏高原多年冻土热状态。结果显示，稳定性较高的多年冻土主要分布于昆仑山—阿尼玛卿山—巴颜喀拉山等主要山脉以及可可西里湖泊密集区域，而稳定性较低区域主要位于多年冻土与季节冻土过渡地带。
研究进一步发现，基于MAGT和ΔH′得到的多年冻土稳定性评估存在明显差异。传统温度指标可能高估青藏高原西部多年冻土稳定性，而低估东南部及内流盆地湖泊周边区域的稳定性。结合随机森林模型和SHAP可解释机器学习方法，研究揭示了造成两种指标差异的主要原因：地下冰分布受到降水、土壤质地和地表能量条件等多种因素影响，并不完全由地温决定。例如，西部干旱区域虽然地温较低，但由于水分供应有限、土壤保水能力较弱，地下冰储量相对较低；东南部湿润区域则更有利于地下冰形成和保存，从而增强多年冻土对升温的抵抗能力。 该研究表明，多年冻土稳定性不仅取决于当前温度状态，也受到地下冰储量及其形成历史的显著影响。将地下冰信息纳入多年冻土热状态评估体系，有助于提升未来多年冻土变化预测的可靠性，为高寒地区生态保护、水资源管理和气候变化适应提供新的科学支撑。 /图 文：嵇海龙
引用：
Ji, H., Nan, Z., Chen, Y., et al. (2026). Reassessing Alpine Permafrost Thermal State by Accounting for Ground Ice. Earth's Future, 14(8), e2025EF007931. https://doi.org/10.1029/2025EF007931
数据集：
Ji, H., & Nan, Z. (2026). Data associated with manuscript entitled as "Reassessing Alpine Permafrost Thermal State by Accounting for Ground Ice" [Dataset]. Figshare. https://doi.org/10.6084/m9.figshare.33004190