土壤冻融作为地球表层能量交换和水循环的关键环节,被形象地称为地球的"呼吸"。
这一自然过程直接影响着全球气候系统、水资源分布和生态系统平衡。
然而,受限于观测技术和算法性能,长期以来科学界难以在全球范围内实现冻融动态的精准监测。
针对这一科学难题,中国科学院空天信息创新研究院赵天杰研究员团队联合北京师范大学等国内外科研机构,经过多年攻关,成功研制出全球高精度长时序冻融数据集。
该数据集包含两个重要组成部分:全球近地表土壤冻融数据集(2002-2023年)和青藏高原近地表土壤冻融数据集(1979-2023年),分别以5公里和25公里的空间分辨率,系统记录了全球特别是青藏高原地区的冻融变化过程。
研究显示,在全球变暖背景下,青藏高原冻融过程呈现显著变化趋势。
自1988年以来,该地区地表冻结日数平均每年减少0.19天,主要原因是秋季冻结开始日期推迟。
值得注意的是,这种变化在不同海拔高度存在明显差异:高海拔地区冻结日数减少速度是低海拔地区的两倍,多年冻土区的变化较季节性冻土区更为剧烈。
这些变化对区域生态系统和水资源安全产生深远影响。
短期来看,冻期缩短可能增加河流径流量;但长期而言,将削弱土壤的水分调蓄能力,对"亚洲水塔"的水资源供给稳定性构成潜在威胁。
同时,冻融循环的变化还直接影响着植被返青、农作物播种等关键物候节点,对农业生产和生态系统产生连锁反应。
该数据集的发布为相关领域研究奠定了重要数据基础。
研究团队表示将持续更新迭代数据,保持其时效性和应用价值。
目前,该数据集已面向全球科研用户开放共享,将为气候变化研究、生态保护、农业生产和工程建设等领域提供科学支撑。
土壤冻融过程虽然微观而隐蔽,但其影响范围之广、深度之深,足以重塑地球表层系统的物理过程。
这一全球高精度长时序数据集的发布,标志着中国在冻土遥感监测领域取得了重要突破,为人类深入认识气候变化提供了新的窗口。
在全球变暖加速的时代背景下,持续观测和精准评估冻融过程的变化规律,不仅是科学认知的需要,更是应对未来气候风险、保障区域水资源安全、促进生态文明建设的迫切要求。
这项成果充分体现了中国科学家在地球系统科学领域的创新能力,也为全球气候变化研究和区域发展决策提供了重要的数据支撑。