热融湖塘指自然或人为因素引起多年冻土活动层增厚，导致地下冰或富冰多年冻土层发生局部融化，地表随之沉陷而形成热融洼地并积水形成的湖塘。
北京师范大学效存德教授团队联合中国科学院西北生态环境资源研究院等单位的研究人员致力于冰冻圈碳固持功能研究，对青藏高原多年冻土区的热融湖塘进行深入研究。结果显示，当前青藏高原多年冻土区热融湖塘总数量约为161000个，超过94%的热融湖塘分布在连续多年冻土带;青藏高原热融湖塘是甲烷释放的源头之一，并且甲烷释放具有显著的季节性和空间差异性，气泡排放是热融湖塘甲烷高释放的主要途径。相关成果发表于国际期刊《地球与空间科学》《总环境科学》。
“多年冻土区存储着丰富的有机碳，在全球气候变暖背景下，科学家们越来越多地关注在冻土快速解冻和滑塌情况下，这些有机碳分解并释放成为大气温室气体，其通量和内在机制如何?热融湖塘则是多年冻土快速退化后形成的最为直观和广泛的地貌，就像多年冻土区的伤口。”11月16日，效存德告诉科技日报记者。
青藏高原多年冻土区有161000个“创口”
多年冻土是全球陆地生态和冰冻圈的重要组成部分，在地质历史时期发挥了重要的碳固持功能。青藏高原是世界上高海拔多年冻土分布最大的区域，多年冻土面积约为106万平方公里，据估算其中表层3米之内有机碳储量约为370亿吨。
效存德说，全球变暖背景下，多年冻土快速升温和融化，使土壤中的微生物重新活跃起来，并开始分解有机碳，从而加速二氧化碳和甲烷等温室气体进入大气中，进一步加剧气候变暖。
相比较于多年冻土在垂直水平上的缓慢融化，热融湖塘能在短时间内将多年冻土暴露和融化，碳释放速度将会增加25%到90%。
青藏高原局部区域的研究结果显示，过去几十年的气候显著变暖，已导致多年冻土区热融湖塘的面积和数量显著增加。
然而，“在整个青藏高原多年冻土区，关于热融湖塘的具体数量、面积和空间分布状况，大家还不甚清楚。此外，关于青藏高原热融湖塘温室气体释放的长期监测研究，也较为缺乏。”效存德坦言。
为此，基于10米空间分辨率的哨兵卫星影像数据，研究人员系统提取了整个青藏高原多年冻土区的热融湖塘。
研究显示，目前青藏高原多年冻土区热融湖塘总数量约为161000个，总面积约为2825平方公里。
北京师范大学魏志强博士表示，在数量上，青藏高原热融湖塘以小面积湖塘为主，其中小于1万平方米的热融湖塘占总热融湖塘数量的78.9%，超过94%的热融湖塘数量分布在连续多年冻土带上，大约68%的热融湖塘数量分布在4500至5000米的海拔范围内;从流域上看，羌塘盆地、长江源区和黄河源区是热融湖塘分布最集中的区域，分别占热融湖塘总数的38%、31%和23%。
“该数据集的建立，将为未来估算青藏高原热融湖塘碳储量、改进地球系统模式、预估青藏高原多年冻土碳释放潜力提供重要基础数据。”效存德说。
气泡是热融湖塘甲烷释放的主要途径
同时，针对热融湖塘温室气体排放的问题，研究人员在青藏高原不同植被区域，选择32个典型的热融湖塘进行了系统观测。
研究发现，青藏高原热融湖塘是甲烷释放的源头，并且甲烷释放具有显著的季节性和空间差异性。总体来看，热融湖塘甲烷气泡释放占比超过66%，是甲烷释放的主要途径。从季节来看，在湖冰融化时，热融湖塘水体通常具有较高的甲烷浓度，这主要与甲烷在冬季湖冰下累积有关;从空间来看，发育在高寒草甸的热融湖塘具有较高的甲烷扩散量和气泡量，其次是高寒草原，高寒荒漠最低。
“青藏高原热融湖塘温室气体释放通量与多年冻土区不同植被类型关系密切。”北京师范大学博士研究生王磊说，北极地区大多研究证实热融湖塘碳通量与多年冻土类型具有显著的关系，但我们的研究结果表明，植被类型也可能是影响青藏高原热融湖塘碳排放通量的重要影响因素。前人的研究也表明，青藏高原多年冻土的碳密度和碳储量与不同植被类型密切相关。“该研究结果初步揭示了青藏高原多年冻土区热融湖塘碳排放时间和空间分布规律，将为未来开展青藏高原高海拔与北极高纬度多年冻土碳排放对比研究提供重要研究基础。”效存德说。
效存德表示，随着变暖条件下热融湖塘数量和面积的增加趋势，大量多年冻土碳可能被活化、矿化分解并释放大量温室气体。因此，未来还将持续关注多年冻土区热融湖塘和其他冻土退化方式的时空演变、碳释放及其与气候之间的反馈效应，探索减缓多年冻土碳固持功能衰退的有效途径，为实现“双碳”目标贡献力量。
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