北极快速升温加剧野火发生，使其成为多年冻土区的主要扰动形式之一。然而，目前学术界对于气候变暖背景下北极多年冻土区野火发生时空特征及其生态影响的认识仍然有限。

结合多源卫星遥感数据、地面观测数据、气候再分析资料和地球系统模式数据，研究发现：近二十多年来北极多年冻土区野火扩张主要是由于连续冻土区（多年冻土覆盖超过90%的区域）野火的剧烈增加导致。随着野火燃烧面积的增加，北极多年冻土区的野火碳排放量不断增加。在连续冻土区，仅2019-2021三年，生物质燃烧导致的碳排放占25年来碳排放总量的近40%。同时，连续冻土区对全球野火碳排放的贡献比例也在不断上升。

连续冻土区的燃烧深度主要集中在地下 5-20 cm 土层，燃烧消耗地下有机质燃料的比例占消耗燃料总量的90%以上。因此，连续冻土区的燃烧面积和碳排放量与地下燃料的水分条件密切相关。近二十多年来，气候变暖导致连续冻土区地下燃料的干燥度增加，从而加剧野火的发生。当北极涛动和北大西洋涛动同时正位相时，西伯利亚东部连续冻土区土壤的干燥度明显增加，野火燃烧面积出现明显的正异常。

野火燃烧显著加速冻土退化，削弱多年冻土区生态系统的碳汇。在过去二十年中，北极多年冻土区野火生物质燃烧碳排放抵消了生态系统碳汇的14-25%。模型预测结果表明，到本世纪末，在不同的气候变暖情景下，这一比例可能会增至28-45%。这主要是由于在气候变暖条件下，野火燃烧碳排放量的增加大于生态系统净生产力的增加，因此削弱了生态系统碳汇。

上述系列成果发表于《Science Bulletin》、《Geophysical Research Letters》、《Earth’s Future》、《Environmental Research Letters》和《Science China Earth Science》。论文第一作者朱星儒于2024年获得博士学位，导师为贾根锁研究员和徐希燕研究员，现为中国科学院大气物理研究所博士后。

以上研究成果由国家重点研发项目（2022YFF0801904），中科院A类先导专项（XDA19070203）和国家自然科学基金（41875107）共同资助。

图1 北极多年冻土区野火燃烧碳排放量的加速上升

论文信息：

1. Zhu, X., Jia, G., & Xu*, X. (2024). Wildfire emissions offset more permafrost ecosystem carbon sink in the 21st century. Earth’s Future, 12, e2024EF005098. https://doi.org/10.1029/2024EF005098

2. Zhu, X., Jia, G., & Xu*, X. (2024). Accelerated rise in wildfire carbon emissions from Arctic continuous permafrost. Science Bulletin. 69(15): 2430-2438. https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.05.022

3. Zhu, X., Xu*, X., & Jia, G (2024). Contribution of high-latitude permafrost regions in the Northern Hemisphere to global wildfire carbon emissions. Science China Earth Science, 67, 3239–3251. https://doi.org/10.1007/s11430-024-1397-2

4. Zhu, X., Xu, X., & Jia*, G. (2023). Recent massive expansion of wildfire and its impact on active layer over pan-Arctic permafrost. Environmental Research Letters. 18, 084010. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ace205

5. Zhu, X., Xu, X., & Jia*, G. (2021). Asymmetrical trends of burned area between eastern and western Siberia regulated by atmospheric oscillation. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL096095. https://doi.org/10.1029/2021GL096095