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北半球多年冻土覆盖了全球约17%的陆地面积，储存了地球上大约三分之一的土壤有机碳。因为潜在的正反馈效应，即气候变暖导致多年冻土融化，并加速土壤有机碳分解将二氧化碳和甲烷等温室气体释放到大气中，进一步加剧全球变暖，多年冻土融化被认为是气候系统临界点之一。
围绕“增温后多年冻土区生态系统能否维持其现有的温室气体汇功能？”这一关键科学问题，团队整合了1990至2022年间来自1090个独立站点的野外增温实验数据。研究发现，2°C升温下，北极多年冻土区生态系统的温室气体汇功能有所增强。然而，高山多年冻土区生态系统温室气体汇减弱，从而大幅抵消北极多年冻土区的汇增强。
高山多年冻土区生态系统主要分布于高海拔和低纬度地区，土壤湿度普遍低于北极多年冻土区。增温加剧了土壤水分亏缺，不仅显著抑制植被光合作用，还促进了土壤有机碳的分解，导致高山多年冻土区生态系统碳汇功能总体减弱。相比之下，北极多年冻土区生态系统土壤湿度和植被盖度更高，具有较强的固碳能力。增温增加了深层土壤的可利用水分，促进植被光合作用，从而部分抵消了因土壤碳分解加快所增加的碳排放。
此外，增温后北极多年冻土区深层土壤中厌氧环境的扩张显著促进了甲烷排放，而高山多年冻土区土壤进一步变干则增强了甲烷氧化能力，减少了甲烷排放。与此同时，北极和高山多年冻土区氧化亚氮排放均有增加，尤其高山多年冻土区生态系统的响应更为显著。从全球增温潜势综合评估来看，北极多年冻土区温室气体汇功能增强，而高山多年冻土区温室气体汇减弱，甚至在土壤湿度极低的地区出现由汇向源的转变。
政府间气候变化专门委员会（IPCC）多次指出，冻土碳-气候变化反馈是全球碳排放空间估算中的关键不确定性来源。本研究不仅为评估多年冻土区碳收支和优化气候模型提供了关键科学依据，也凸显了保护高山冻土区生态系统碳汇功能的紧迫性与重要意义。
上述成果发表于《Science Advances》，论文第一作者为中国科学院大气物理研究所包韬副研究员，通讯作者为徐希燕研究员。合作者还包括大气物理研究所贾根锁研究员和朱星儒博士，美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室William Riley教授和中国科学院植物研究所杨元合研究员。研究得到国家重点研发项目（2022YFF0801904）和国家自然科学基金青年基金（42206254）共同资助。
论文信息：
Bao, T., Xu, X.*, Jia, G., Zhu, X., Riley, W. J., & Yang, Y. (2025). Climate-carbon feedback tradeoff between Arctic and alpine permafrost under warming. Sci.Adv. 11,eadt8366(2025). DOI:10.1126/sciadv.adt8366
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt8366
图1 在不同土壤水分条件下，增温对温室气体净通量（CO2、CH4、N2O），总初级生产力（GPP），生态系统呼吸（Re），以及不同深度土壤湿度（SM）和温度（ST）的影响。 | 
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