多年冻土是冰冻圈的重要组成部分，对气候变化响应敏感，其退化过程影响区域气候系统、生态稳定和水文循环。近年来尽管大量模式研究预测表明，在持续变暖背景下，多年冻土空间分布将呈大规模萎缩趋势，但大部分模型对冻土内部能量积累的历史继承性（即“热记忆”效应）以及地下冰相变耗热过程考虑不足，导致其对气候变暖的响应存在系统性高估。

近期，我站研究人员联合南京信息工程大学等单位，在地下冰调控多年冻土退化过程研究方面取得了新进展。研究将移动网格冻土模型与地下冰动态变化过程相结合，并基于观测数据和数值模拟，揭示了地下冰在延缓多年冻土退化中的关键作用，提出气候变化背景下多年冻土消失过程具有显著缓变性（图1）。研究结果表明，在气候变化背景下，青藏高原多个观测站点的多年冻土呈现明显升温趋势，但多年冻土空间分布未表现出显著萎缩。地下冰通过相变吸热减缓多年冻土融化，不仅延缓了多年冻土上限下降，也限制了其下限抬升。在考虑地下冰动态后，多年冻土消失过程明显放缓。模拟显示，即使在SSP5-8.5高排放情景下，厚度为30米的多年冻土到2100年仍不会完全消失；厚度为65米的多年冻土完全消融则需要200年以上（图2）。能量收支分析表明，地下冰融化消耗的热量占总吸收能量的88%，显著高于用于土壤升温的能量，说明地下冰构成了多年冻土系统中重要的“冷能库”。

该研究指出，多年冻土退化并非简单线性升温响应，而是受地下冰含量、相变耗热和热量传输共同制约的缓慢、非线性过程。研究结果提示，在评估多年冻土退化及其可能引发的碳释放、水文变化和生态环境影响时，应充分考虑地下冰的调节作用和冻土系统的热记忆效应。结果为提高冻土演变模拟精度、完善地球系统模式参数化方案及开展冻土环境效应评估提供了科学依据。

相关成果以“The crucial role of ground ice in slowing permafrost degradation”为题发表于《Science Bulletin》。我站胡国杰研究员为论文第一作者，南京信息工程大学赵林教授为通讯作者。研究获得国家自然科学基金、科技部重点研发计划、冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室等项目联合资助。

图1 多年冻土退化过程示意图：（a）多年冻土退化初始状态及地下冰特征；（b）多年冻土自上而下与自下而上同时退化，并形成融化夹层；（c）多年冻土持续双向退化，最终转变为季节冻土。

图2 不同气候情景下多年冻土退化过程：（a-c）不同情景（SSP1-2.6、SSP4-6.0和SSP5-8.5）下多年冻土退化过程；（d）不同气候情景下多年冻土上限变化过程。

图文：胡国杰   审核：胡国杰