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高质量北半球多年冻土热状态数据集在国家青藏高原科学数据中心发布

近期，中国科学院西北生态环境资源研究院冉有华研究员团队联合中国科学院青藏高原研究所及欧洲相关研究机构，发展了空间分辨率为1 km、高精度的北半球多年冻土热状态数据集，论文发表在Earth System Science Data期刊，数据在国家青藏高原科学数据中心（http://data.tpdc.ac.cn）发布，用户可开放获取。

年平均地温和活动层厚度是两个最重要的多年冻土热状态指标，长期以来，受过程认知、数据积累和制图方法等方面的限制，北半球一直缺少高精度的年平均地温和活动层厚度数据集。科研人员通过广泛的国际国内合作，系统整编了2000-2016年间北半球1002个钻孔的年变化深度地温钻孔观测数据和452个活动层厚度地面观测数据。在此基础上，利用多机器模型集合模拟方法，融合这些更加密集的地面观测与遥感冻结指数、融化指数、积雪日数、GLASS叶面积指数、土壤数据和辐射等空间数据，模拟得到了北半球空间分辨率为1 km的年平均地温和活动层厚度数据集。交叉验证表明，年平均地温的均方根误差约1.32 ℃，活动层厚度的均方根误差约86.93 cm，偏差接近于0，达到了高精度水平。

新数据显示，剔除冰川和水体，北半球多年冻土面积约为14.77 (13.60–18.97) ×10⁶ km²，多年冻土区的面积约为19.82 × 10⁶ km²。北半球年平均地温分布具有明显的纬度梯度，从高北极极低温多年冻土区(< -10 °C）逐渐过渡到低纬度高山和高原（如青藏高原和蒙古高原）的高温多年冻土区（> -2 °C）（图1）。在北极山地多年冻土区，年平均地温也显示出显著的空间分布特征，即西伯利亚东部低地、中西伯利亚高原、乌拉尔山脉、欧洲斯堪的纳维亚半岛和加拿大西部的育空河流域上游山区的多年冻土相对于同纬度多年冻土具有更低的温度。以青藏高原为核心的第三极多年冻土年平均地温约为-1.56 ± 1.06 °C，而北极多年冻土年平均地温约为-4.70 ± 3.13 °C。在高北极地区，多年冻土年平均地温可达到-10 °C。活动层厚度的分布特征与年平均地温相似，但空间分布的细节有显著差异（图2）。区域平均活动层厚度从高北极的76.95 ± 21.69 cm到低纬度高山和高原多年冻土区的232.40 ± 47.95 cm，蒙古高原和中国东北部有一个狭窄的过渡带。

该研究获中国科学院“地球大数据科学工程” A类战略性先导科技专项子课题（XDA19070204）和国家自然科学基金项目( 42071421）等联合资助。

图1 北半球多年冻土地温分布图（2000-2016年）

图2 北半球多年冻土活动层厚度分布图（2000-2016年）

论文信息：

Ran, Y., Li, X., Cheng, G., Che, J., Aalto, J., Karjalainen, O., Hjort, J., Luoto, M., Jin, H., Obu, J., Hori, M., Yu, Q., & Chang, X. (2022). New high-resolution estimates of the permafrost thermal state and hydrothermal conditions over the Northern Hemisphere. Earth System Science Data, 14, 865–884. DOI: 10.5194/essd-14-865-2022

数据信息：

冉有华, 李新, 程国栋, 车金星, Juha Aalto, Olli Karjalainen, Jan Hjort, Miska Luoto, 金会军, Jaroslav Obu, Masahiro Hori, 俞祁浩, 常晓丽. (2021). 高分辨率北半球多年冻土数据集（2000-2016）. 国家青藏高原科学数据中心, DOI: 10.11888/Geocry.tpdc.271190. CSTR: 18406.11.Geocry.tpdc.271190.