多年冻土区储存着大量土壤有机碳。全球增温背景下，多年冻土的退化会造成土壤有机碳释放，进一步加剧气温升高。亚洲高山区是全球中低纬度多年冻土分布最为广泛的区域。研究表明，该地区多年冻土的范围在未来可能会急剧缩小、活动层厚度增大，从而成为潜在的碳源。因此，亚洲高山冻土区的未来气候变化问题，受到气候学界的高度关注。

第六次国际“耦合模式比较计划”（CMIP6）提供的气候预估数据，被广泛地用于包括冻土变化在内的气候变化影响研究。但是，研究发现超过40%的CMIP6模式的气候敏感度超出政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告（AR6）估算的2.5℃~4℃可能范围。若等权重地使用所有气候模式数据的来计算集合平均值，就可能会夸大未来温升的影响。

2024年10月，中国科学院大气物理研究所江洁副研究员等在《Geophysical Research Letters》撰文，指出受部分气候敏感度偏高的模式影响，CMIP6模式集合平均结果显著高估了亚洲高山区表面气温未来的升温幅度，使得多年冻土的未来消融被高估。为克服气候模式敏感度过高造成的偏差，作者建立了表面升温幅度与气候敏感度之间的约束关系，基于IPCC AR6给出的气候敏感度最优估计值（3℃），对亚洲高山区增温幅度进行约束和订正。随后，基于表面温度与多年冻土概率之间的关系，进一步对亚洲高山区多年冻土面积变化的预估结果进行了约束订正。

研究表明，在经过约束订正后，在低、中等和高排放情景下（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5），到21世纪末，亚洲高山区年平均气温相对当前参考气候态（2000-2016年）将分别升高1.2℃、2.4℃和4.8℃，约束后的集合平均值较原始的温升预估结果分别低0.2℃、0.4℃和0.5℃。相应的，基于概率模型估算的未来多年冻土面积减少率（相对当前多年冻土面积）在约束后分别为37%、64%、99%。在SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下，就亚洲高山区平均而言，约束后的多年冻土面积减少率较约束前分别降低了8%和9%。

该项研究提出的约束方法能够在区域尺度上有效克服气候敏感度偏差对预估的影响，提升多年冻土变化预估的准确性。

该研究工作受到国家自然科学基金项目（41988101、42205034）、国家重点研发专项（2020YFA0608902）的共同资助。

论文链接：

Jiang J, Zhou T, Cao B (2024) Surface Warming Constraint Projects Less Permafrost Thawing in High Mountain Asia. Geophysical Research Letters 51:e2024GL110465. https://doi.org/10.1029/2024GL110465

图1. （a-b）气候敏感度与亚洲高山区年平均地表气温升温幅度之间的关系；（c）SSP2-4.5情景下2081-2100年亚洲高山区年平均地表气温约束预估结果；（d-f）不同情景下亚洲高山区年平均地表气温约束前后对比。

图2. （a-b）约束前后SSP2-4.5情景下2081-2100年基于概率模型得到的亚洲高山区多年冻土分布（蓝色为多年冻土区）；（c-d）约束前后不同情景下亚洲高山区多年冻土面积相对当前（2000-2016年）减少量。