东北大尺度高分辨率多年冻土制图取得新突破

你知道什么是冻土吗？顾名思义，冻土就是被冻结起来的土层，它的温度在0℃及以下，土层中含有冰，但是地表没有积雪。冻土一般存在于高纬度地区和中低纬的高山、高原地区。地球上的冻土总面积约为3500万平方千米，占大陆总面积的25%，比例还真不小。其中俄罗斯和加拿大是冻土分布最广的国家。我国也有冻土，主要分布在东北北部地区、西北高山区及青藏高原地区。

根据外界气候条件的不同，有的冻土会随着季节变化而发生周期性的融冻，如果冬季土层冻结，夏季全部融化，这种冻土叫做季节冻土。而如果冻土较厚，或者外界气温常年较低，冻土多年处于冻结状态，或者至少连续3年处于冻结状态，这种冻土叫做多年冻土。多年冻土一般是高纬度、高海拔地区较厚，低纬度、低海拔地区较薄，从高纬度到低纬度、从高海拔到低海拔逐渐减薄，以至完全消失。

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我国东北地区分布着大量冻土，但是由于受全球气候变暖和人类活动的影响，处于欧亚大陆多年冻土区南缘的中国东北多年冻土区地表温度逐渐升高，冻结层厚度逐渐减小，冻土的面积也在逐年缩减。但是到底减少到了多少？现在哪里还有冻土，哪里的冻土已经没了？有冻土的地方，厚度变成多少了？这些情况都很不清晰，缺少能够反映中国东北地区多年冻土动态变化特征的多年冻土热稳定性分类标准和制图，一直到2023年，许多研究与工程建设仍然在参考我国于20世纪70年代绘制的多年冻土区域分布图，严重制约了区域基础科学研究和综合规划建设的发展。

日前，东北林业大学寒区科学与工程研究院单炜教授团队经过近10年调查、观测和研究，绘制完成了最新的中国东北地区30米分辨率多年冻土分布与时空变化图，并分别以《基于地表冻结数模型的东北多年冻土热状态图》和《东北多年冻土温度空间分布及变化特征》为题，发表在国际期刊《遥感》和《可持续发展》上，这标志着东北大尺度高分辨率多年冻土制图取得新突破。

单炜教授团队分析了2003年到2019年的年平均地表温度和地表冻结数（SFnc）的分布与变化，分布图显示，我国东北不存在极稳定的多年冻土区，由于气温持续升高，稳定冻土的分布在缩小，2003年到2019年仅16年时间，多年冻土面积就从32.77万平方公里减少到27.10万平方公里；半稳定多年冻土面积则有少量增加，过渡或不稳定永久冻土面积也在增加。

多年冻土的分布特征表明，温度较低的多年冻土主要分布在大兴安岭山脉，从漠河最北端到大兴安岭山脊中部的阿尔山；从局部来看，海拔高度是控制多年冻土层温度的主要因素；但从整体来看，纬度是控制多年冻土分布的主要因素。多年冻土热态分布的总体变化特征是：冻土区南边界北移，区域冻土热态下降，冻土解冻后亚稳定、过渡或不稳定冻土区增多。

这一研究成果可为我国东北地区冻土与环境区域研究提供更详细的基础数据，为欧亚大陆多年冻土区气候变化反馈、自然灾害过程研究、陆地生态系统响应预警与预防提供重要数据支持。

参考文献

[1]https://doi.org/10.3390/su14138178

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本文为科普中国-星空计划作品

出品｜中国科协科普部

监制｜中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

作者丨曾心月 科普创作者

审核丨张玉修 中科院地球与行星科学学院副教授