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近日，蘭州大學資源環境學院牟翠翠教授團隊在北半球多年凍土區河流CO₂排放方面取得重要進展。成果以“北半球多年凍土區河流CO₂排放加劇”（Recent intensified riverine CO₂emission across the Northern Hemisphere permafrost region）為題，于2025年4月16日在線發表于《自然?通訊》（Nature Communications）。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58716-3。蘭州大學資源環境學院牟翠翠教授為論文第一和通訊作者，碩士研究生李婫和博士研究生魏玉國、母梅等參與了研究。此項研究得到北京師范大學、四川大學、華東師范大學、于默奧大學等單位的支持，受到國家重點研發計劃（2024YFF0810900）、國家自然科學基金（42371132）等資助。

河流釋放的CO₂約占全球內陸水體CO₂排放總量的85%，是全球碳循環的重要組成部分。北半球多年凍土區面積達2100萬平方公里，其碳儲量約占全球土壤碳庫的50%，是陸地生態系統最大的碳庫。全球變暖加速了多年凍土的快速退化，導致地溫升高、地下冰融化。這在一定程度上加速了碳向鄰近水生態系統的橫向輸移，其部分被礦化并以溫室氣體形式釋放到大氣中，進一步強化了凍土碳—氣候反饋效應。目前，北半球多年凍土區陸地生態系統表現為碳匯，但內陸水域的CO₂排放顯著抵消了這一碳匯作用，而現有陸地碳預算模型很少考慮河流碳過程，且北半球多年凍土區河流CO₂排放的時空動態特征、機制及其對陸地碳匯的影響仍缺乏精確量化。

圖1：北半球多年凍土區河流CO₂排放的影響因素

研究團隊通過在青藏高原東北部的野外監測以及文獻數據搜集，聚焦北半球多年凍土區5685條河流CO?分壓數據，采用機器學習方法，綜合考慮了氣候、凍土、地形、土壤、植被和人類等環境因素，對2000-2020年環北極和青藏高原地區河流CO?排放進行了年度空間擴展。結果表明北半球多年凍土區河流CO?排放巨大（200 ± 15TgC yr^-1），并以0.42 ±0.16Tgyr^-1速率增加。結合CMIP6的NEP模式數據，量化了河流CO?排放對陸地生態系統的影響，北半球多年凍土區河流CO?排放抵消了該區域陸地碳匯的28.1 ± 2.1%，且不同凍土區河流CO?排放抵消的陸地碳匯具有明顯差異。進一步分析河流CO?排放年際變化的驅動機制，發現氣候因素（尤其是降水）和多年凍土退化是北極和青藏高原河流CO₂排放增加的主控因素，分別解釋了CO?排放變化的57.3%和55.0%。

圖2：2000-2020年北半球多年凍土區河流CO₂排放量和陸地碳吸收量

圖3：北半球多年凍土區河流CO₂排放變化的環境驅動因素

該研究揭示了環北極與青藏高原地區河流CO₂排放的差異性特征，指出其分別受降水和多年凍土退化主控。同時表明全球變暖加速了河流碳釋放，進而強化了凍土碳對氣候變化的正反饋作用，為深入理解氣候變暖背景下河流碳排放的變化及其對全球碳-氣候反饋提供了重要的科學依據。

Mu, C. C.*, Li, K., Liu, S. D., Wei, Y. G., Mu, M., Shang, X. X., Liu, F. M., Zhang, C. L., Liu, H. B., Gao, T. G., Song, C. L., Zhang, L. W., Karlsson, J.2025.Recent intensified riverine CO₂emission across the Northern Hemisphere permafrost region. Nature Communications 16(1): 3616.