多年冻土与高寒草地相互依存、相互影响、协同进化。全球变暖导致多年冻土融化和退化，不仅引发高寒草地显著变化，还释放大量温室气体，从而进一步加剧全球变暖。同时，高寒草地影响地表与大气及活动层与多年冻土间的水分和热量交换，进而影响多年冻土变化（图1），而多年冻土温度是衡量这些变化的重要指标。

当前，由于对高寒生态系统中各种过程相互作用的研究不足，造成对气候与高寒草地下多年冻土之间关系阐释的不确定性。因此，有必要采用多样化的研究视角和分析方法对青藏高原宝贵且有限的时间序列数据进行深入分析，以挖掘更多信息。

中国科学院西北生态环境资源研究院科研团队利用时频域分析方法、相关性分析法和灰色关联度分析法，对2004至2019年间青藏高原北麓河地区不同类型高寒草地（包括高寒草甸、高寒草原、高寒沙化草原和荒地）多年冻土温度特征及其与气候变化的关系和控制因素进行了深入研究。

研究表明，在时频域中，青藏高原不同类型高寒草地的多年冻土温度在气候多时间尺度的控制下呈现出多时间尺度特征，活动层温度的变化主要受月气候变化的影响，而多年冻土温度的变化则主要受年气候变化的影响。气温、降水和风速对不同深度的多年冻土温度有着不同程度的影响，尤其在深层部分，风速对多年冻土的影响尤为突出（图2）。

研究发现，在四种高寒草地中，高寒草甸下的多年冻土对气候变化最为敏感，其温度变化的小波功率谱与其它三种高寒草地不同（图3）。这一发现为深入了解不同类型高寒草地生态系统的响应机制提供了新的视角。

研究进一步证实了植被对下层多年冻土的保护作用，表明植被覆盖可以有效减缓冻土的退化。研究也探讨了沙层对多年冻土变化的作用，并指出需要更多的数据来深入了解沙层在多年冻土变化中的具体作用。

该成果以Permafrost　temperature　dynamics　and　its　climate　relations　in　various　Tibetan　alpine　grasslands为题，发表于CATENA期刊上。

西北研究院助理研究员高思如为本文第一作者，吴青柏研究员为通讯作者。该研究得到第二次青藏高原科学考察与研究计划项目和冻土工程国家重点实验室自主项目资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.108065

图1　不同高寒草地类型对地表水热交换的影响以及多年冻土融化释放碳

图2　多年冻土温度与气候因子的灰色关联度（直方图）和三种气候因子对多年冻土变化影响的相对重要性排序（表）

注：AM为高寒草甸，AS为高寒草原，ADG为高寒沙化草原，BL为荒地，红色虚线为多年冻土上限

图3　不同深度年平均多年冻土温度的小波功率谱（WPS）的最大值和平均值