从第三极到北极:热喀斯特及其对碳循环影响研究进展

发布时间：2025-02-09 13:36

　　 北半球多年冻土区储存着大量的土壤有机碳,气候变暖加剧了多年冻土退化,多年冻土退化最明显的特征是热喀斯特。热喀斯特会直接导致活动层及多年冻土层土壤有机质暴露,并改变水文、植被和土壤生物环境条件,对生态系统碳循环具有重要影响。热喀斯特对碳循环的影响是评估多年冻土碳循环和气候变化关系不确定性的关键问题之一。然而,在气候变暖背景下热喀斯特地貌的发育及其对碳循环影响有多大,目前对这个问题仍然缺乏足够的认识。通过综合比较第三极和北极热喀斯特相关研究,分析了第三极和北极地区热喀斯特地貌特征及其变化趋势,阐述了热喀斯特对植被演替、土壤碳损失和生态系统温室气体排放过程的影响,并提出了未来热喀斯特研究可能遇到的挑战。认识热喀斯特碳循环过程,是评估气候变化对多年冻土碳循环影响的关键环节,有助于加强多年冻土区生态系统碳循环与气候变暖之间反馈关系的认知。

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【部分图文】：

图2 多年冻土区受热喀斯特影响的土壤碳流失示意[30]

在多年冻土区快速升温背景下，第三极热融滑塌分布广泛且发育速率加速。量化热融滑塌分布和发展，是开展热融滑塌研究的基础。在早期，由于缺乏有效的测量手段，热融滑塌分布的研究主要是对范围和形状的总结与描述。王绍令[25]经过现场实地测量和总结之前研究，根据表面形状及地形特征，对第三极风火....

图3 1997—2015年青藏高原祁连山区俄博岭地区热融滑塌发育过程（以2009年卫星影像作为基准影像）。1997—2009年和2009—2015年滑塌最宽处分别增加了24m和30m，源头分别后退了23m和29m

热融湖塘作为典型的热喀斯特地貌也在第三极地区快速地发展。第三极多年冻土区热融湖塘多达几千个，面积从几十平方米到几万平方米不等，而在中部面积大于1000m2的湖塘则有上千个[39-40]，目前关于第三极热融湖塘变化的研究主要集中于青藏工程走廊一带[41-42]。在人类活动和气候变....

图4 热融滑塌影响生态系统碳循环示意[47]

相比于环北极地区，目前我们对第三极地区热融湖塘碳循环过程的了解相对较少。第三极热融湖塘水中溶解的温室气体及鼓泡气体初步研究表明，其主要成分为二氧化碳[48]。热融湖塘底泥有机质的潜在分解能力较强，水中溶解的温室气体和水溶性有机碳含量较高，且温度对水体温室气体的释放具有重要影响[4....

图5 多年冻土退化对土壤水分、溶解性有机碳和温室气体（CO2、CH4、N2O）释放过程影响的示意，箭头代表生长季节生态系统温室气体交换方向和潜力[45]

图4热融滑塌影响生态系统碳循环示意[47]2北极热喀斯特及其对碳循环的影响

本文编号：4032311