北极放大效应是 20 世纪最显著的气候变化现象。为理解北极放大效应对全球气候变化的响应及影响，科学家们开展了 CMIP6 子计划北极放大效应比较计划（PAMIP）。 中国科学院大气物理研究所的气候系统模式 FGOALS-f3-L 参加了上述计划并完成和提交了 8 组大样本集合试验。这些试验基于陆气耦合模式，分别考虑了不同下垫面强迫的组合在工业革命前情景、 现代气候情景和未来气候变化情景下，全球海温和海冰变化对大气环流及全球气候系统的影响。所有的试验外强迫固定在 2000 年，采用 100 个集合，从 2000 年 4 月 1 日开始积分到 2001 年 6 月 30 日。以上数据为进一步理解北极放大效应现象及其影响提供了新的科学数据和科学依据。
何编
数据是本项目成员自主研发的气候系统模式FGOALS对北极海冰密集度和海冰覆盖范围进行预测的结果。同化技术的正确选取，是北极海冰预测的重要因素，在海冰资料同化技术中，奇异值演化插值卡尔曼滤波（简称SEIK），是发展相对较早但是仍很常用的一种滤波算法，但由于计算所有格点之间的误差协方差，存在虚假的遥相关误差，因此考虑发展局部滤波方法，对海冰密集度和海冰厚度进行同化。本项目将在气候系统模式FGOALS 中，初始化处理欧洲航天局（ESA）CryoSat-2 和Soil Moisture and Ocean Salinity（SMOS）卫星遥感反演的海冰厚度数据。
宋米荣
数据是本项目成员自主研发的气候系统模式FGOALS对北极海冰密集度和海冰覆盖范围进行预测的结果。同化技术的正确选取，是北极海冰预测的重要因素，在海冰资料同化技术中，奇异值演化插值卡尔曼滤波（简称SEIK），是发展相对较早但是仍很常用的一种滤波算法，但由于计算所有格点之间的误差协方差，存在虚假的遥相关误差，因此考虑发展局部滤波方法，对海冰密集度和海冰厚度进行同化。本项目将在气候系统模式FGOALS 中，初始化处理欧洲航天局（ESA）CryoSat-2 和Soil Moisture and Ocean Salinity（SMOS）卫星遥感反演的海冰厚度数据。
宋米荣
该数据集包含北极两条大河 （北美：Mackenzie，欧亚：Lena）的观测及模拟的入海径流量及各径流成分（总径流、冰川径流、融雪径流、降雨径流）的组成，时间分辨率为月。该数据是利用项目组制作的气象驱动场数据驱动发展的VIC-CAS模型，利用观测的径流及遥感积雪数据进行校正，径流的模拟的Nash效率系数达到0.85以上，模型也能较好地模拟积雪的空间分布和年内、年际变化。 该数据可用于分析长期的流域径流的组成及变化原因，加深对北极大河径流变化的理解。
赵求东, 吴玉伟
本产品提供了项目组发展的陆面模式VIC-CAS数值模拟的1971-2017年北极两条大河（北美大陆：Mackenzie，欧亚大陆：Lena）的水循环关键变量数据集，包括：降水量、蒸散发、地表径流、地下径流、冰川径流、雪水当量和三层土壤湿度等7个变量。该数据集空间分辨率为0.1degree，时间分辨率为月。该数据集可用于长期气候变化下北极大河流域水量平衡变化分析，也可用于遥感数据产品及其他模型模拟结果的对比和验证。
赵求东, 王宁练, 吴玉伟
本产品提供了项目组发展的陆面模式VIC-CAS数值模拟的1998-2017年北极两条大河（北美大陆：Mackenzie，欧亚大陆：Lena）的水循环关键变量数据集，包括：降水量、蒸散发、地表径流、地下径流、冰川径流、雪水当量和三层土壤湿度等7个变量。该数据集空间分辨率为50km，时间分辨率为月。该数据集可用于气候变化下北极大河流域水量平衡变化分析，也可用于遥感数据产品及其他模型模拟结果的对比和验证。
赵求东, 王宁练, 吴玉伟
典型年三极冰雪微生物后处理产品收集了2010-2018年期间南北极以及青藏高原地区冰川、冰川雪和冰里采样细菌分析结果。通过整理归纳汇总得到三极区域土壤微生物后处理数据产品，数据格式为excel，方便用户查看。其中南北极和青藏高原地区冰川雪和冰里原核为刘勇勤老师实验组在2010-2018年间从NCBI数据库收集的细菌16S核糖体RNA基因序列。收集的序列通过使用DOTOUR软件计算序列之间相似度，相似度在97%以上的序列聚类为一个OTU，并定义OTU代表序列。OTU代表序列通过“Classifier”软件与RDP数据库进行比对，在可靠性大于80%的情况下鉴定到属一级水平；青藏高原冰川采集时间为2010-2018年间，包含刘勇勤老师实验组分离的青藏高原7条冰川（珠峰东绒布冰川，天山一号冰川，古里雅冰川，老虎沟冰川，木孜塔格冰川，七一冰川和玉珠峰冰川），向述荣老师分离的马兰冰川和张新芳老师分离的若岗日冰川的细菌16S核糖体RNA基因序列。冰川样品采集后带回北京青藏高原院研究所生态实验室和兰州冰冻圈国家实验室，涂布平板后于不同温度下（4-25摄氏度）培养20天-90天并挑取单菌落纯化。分离的细菌提取DNA后以27F/1492R引物扩增16S核糖体RNA基因片段，并使用Sanger法测序。16S核糖体RNA基因序列通过“Classifier”软件与RDP数据库进行比对，在可靠性大于80%的情况下鉴定到属一级水平。
叶爱中
北极多年冻土区作为全球碳库的重要组成部分，是全球气候变化最敏感的区域之一。北极地区变暖的速度是全球平均速度的两倍，引发北极多年冻土的快速变化。1982-2015北半球不同类型多年冻土区NDVI变化数据集，时间分辨率为每5年一期，覆盖范围为整个环北极国家，空间分辨率为8km，以多源遥感、模拟、统计和实测数据为基础，使用GIS方法和生态学方法结合，量化了北半球多年冻土对生态系统的调节服务功能，其所有数据进行了质量控制。
王世金
新的北半球多年冻土图利用基于规则的GIS模型融合了新的多年冻土范围（Ran et al., 2021b）、气候条件、植被结构、土壤和地形条件以及富冰和富含有机质多年冻土图（yedoma）。与之前的多年冻土图不同，根据多年冻土与气候和生态系统的复杂交互作用，我们将北半球多年冻土分为五种类型：气候驱动型、气候驱动型/生态系统改造型、气候驱动型/生态系统保护型、生态系统驱动型和生态系统保护型。除去冰川和湖泊，北半球这五种类型的面积分别为3.66×106km2、8.06×106km2、0.62×106km2、5.79×106km2和1.63×106km2。北半球81%的多年冻土区受到生态系统的改造、驱动或保护，表明生态系统在北半球多年冻土稳定性中的主导作用。气候驱动的多年冻土只占北半球多年冻土区的19%，主要分布在高北极和高山地区，如青藏高原。
冉有华, M. Torre Jorgenson, 李新, 金会军, 吴通华, 李韧, 程国栋
雪水当量（Snow water equivalent，SWE）是地表水文模型和气候模型的重要参数。本数据基于机器学习的岭回归算法融合了多种现有的雪水当量数据产品，形成了一套时间序列连续且精度较高的雪水当量数据产品。数据的空间范围为泛北极地区（北纬45°至北纬90°），数据时间序列为1979-2019年。该数据集有望为水文模型和气候模型提供更为精确的雪水当量数据，为冰冻圈变化及全球变化提供数据支撑。
李弘毅, 邵东航, 李浩杰, 王卫国, 马媛, 雷华锦
整编了目前北半球数量最多的年平均地温（1002个）和活动层厚度（452个）地面观测数据，利用四种统计学习模型融合这些地面观测与多源遥感等数据产品，集合模拟得到了代表2000-2016年北半球多年冻土区年平均地温、活动层厚度、多年冻土发生概率和多年冻土水热分带数据集，空间分辨率为1公里，验证表明具有更高的精度。可为北半球多年冻土区的工程规划、设计、环境模拟与评价等提供数据支持，也可作为北半球多年冻土现状的数据基准，评估未来多年冻土变化及其影响。
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
环北极不同类型多年冻土区NDVI变化数据集（1982-2015），时间分辨率为每5年一期，覆盖范围为整个环北极国家, 空间分辨率为8km,以多源遥感、模拟、统计和实测数据为基础, 使用GIS方法和生态学方法结合, 量化了北半球多年冻土对生态系统的调节服务功能, 其所有数据进行了质量控制。利用环北极不同类型多年冻土区划，借助1982-2015年期间NDVI值，使用GIS方法，计算了1982-2015年期间环北极不同类型多年冻土区的NDVI变化，形成了“1982-2015环北极不同类型多年冻土区NDVI变化数据集”。同时，综合多个文献，对其数据进行了质量控制。
王世金
三极冰芯数据主要来源于美国国家海洋与大气局（NOAA： National Oceanic and Atmospheric Administration, https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/paleoclimatology-data/datasets/ice-core ）。原始数据主要是文本格式，由相关单位与研究人员志愿提供。数据主要包含了氧同位素、温室气体浓度、冰芯年龄、等原始观测数据，也包含研究者根据观测数据生产的历史气温、二氧化碳浓度、甲烷浓度等。数据主要分为南极、北极、格陵兰岛及第三极区域。数据库包含打钻地址、时间、衍生产品、对应观测站点数据、参考文献等要素。衍生产品包含产品名称、类型、时间等要素。空间位置分为南极、北极、第三极，包含阿拉斯加、加拿大、俄罗斯、格陵兰岛等地区。对收集的数据通过整理与后处理后，采用Microsoft Office自带的Access数据库管理系统建立冰芯数据库。按照南极、北极、格林兰岛、第三极，分成四个子数据库，打开每个数据库中第一个表为readme，该表包含每个数据表信息及参考文献。
叶爱中
海冰是海洋表面海水冻结形成的冰，海冰表面的降水再冻结也成为海冰的一部分。海冰变化不仅影响海洋的层结、稳定性及对流变化，甚至影响大尺度的温盐环境。此外，由于海冰的高反照率和绝缘隔热作用，能改变极区表面的辐射状态，影响海-气之间的能量和物质交换。海冰的变化不仅影响局地海洋生态环境和局地的大气环境，而且通过复杂的反馈过程，以遥相关方式影响其他区域的天气和气候。本数据集通过评估，提交了包括了极地海冰相关的四个参数：海冰密集度、范围、厚度和反照率。为研究极地及全球气候变化提供基础。
邱玉宝
冰川对区域和全球气候变化异常敏感，因此常被作为气候变化的指示器之一，其相关参数也是气候变化研究的关键指标，特别是在地球三极环境变化对比研究中，冰川速度的时间和空间差异性对比是气候变化研究的重点之一。但由于冰川基本位于高海拔、高纬度和高寒地区，自然环境恶劣、人迹罕至，缺乏且难以开展大规模冰川运动的常规现场测量工作，为了能够及时高效、全面和准确地了解三极地区冰川运动状况，利用雷达干涉测量、雷达和光学影像像素跟踪等方法获取了三极地区部分典型冰川2000-2017年部分年份的表面运动分布情况，为三极冰川运动的对比分析提供了基础资料。数据集包含12个栅格文件，栅格文件名为“某地区某时段冰川运动”，每一幅栅格图主要包含以某一典型冰川所在的区域流速分布。
闫世勇
北极地区因其独特的自然条件和地理位置，在全球变化中扮演着非常重要的角色。而极地海冰作为影响气候变化的重要影响因子，是全球气候变化的灵敏器。中国在北极建设的考察站之一——黄河站，其重点支持围绕全球变化及其区域相应、极区空间环境与空间气候、极地环境中的生命特征与过程三大科学领域，为中国深入开展北极科学考察活动提供了重要平台。因此，构建了近年来北极海冰关键区域数据验证产品数据集，实现对北极海冰关键区域的监测情况。
陈甫, 邱玉宝
夏季阳光照射下，覆盖在冰面上的积雪融化，在冰面上形成的不同形状大小的冰上水池融池。海冰表面融化造成的融池会降低海冰反照率，因而会对极区能量平衡造成显著影响，增加吸收进而加速海冰融化过程。在影响海冰反照率的因素中，融池是最重要且变化最剧烈的因素之一。随着气候的变化，夏季冰融化速度也越来越快。对地球表层的能量平衡具有重要的影响，冰融速度加快也可能使融池这种重要的自然现象成为北极海冰融化季节最显著的冰表面特征之一。融池的反照率介于海水与海冰之间，研究冰上融池也是研究北极海冰快速变化机理的一个重要组成部分。由于海冰融池和海面具有相似的微波信号特征，且受到风速、海冰融化等因素影响利用微波数据进行融池覆盖度的制图具有明显的不确定性，因此最为可靠的融池覆盖度遥感方法为利用中分辨率光学遥感数据（如MODIS）进行亚像元融池覆盖度的制图。本数据集包含利用MODIS数据进行基于动态端元反射率的亚像元分解反演的北极海冰融池覆盖度和海冰密集度。
熊川, 任艳, 邱玉宝
南北极及青藏高原冰川雪和冰里原核微生物分布数据集提供了刘勇勤实验组在2010-2018年间从NCBI数据库收集的细菌16S核糖体RNA基因序列。 NCBI数据库搜索的关键词为Antarctic, Arctic Tibetan, Glacier.。收集的序列通过使用DOTOUR软件计算序列之间相似度，相似度在97%以上的序列聚类为一个OTU，并定义OTU代表序列。OTU代表序列通过“Classifier”软件与RDP数据库进行比对，在可靠性大于>80%的情况下鉴定到属一级水平。获得序列后，通过阅读序列文件中样品信息获得样品的GPS坐标。本数据包含每条序列的16S核糖体RNA基因片段序列，进化分类，及样品GPS坐标。本数据与以高通量测序为基础的序列相比，本数据的序列长度更长，分类更准确，对于比较三极微生物的进化信息，以及研究嗜冷微生物进化的认识有重要意义。
计慕侃
微波辐射计数据集为SMMR（1978-1987）、SSM/I（1987-2009）和SSMIS（2009-2015）亮温数据，覆盖时间从1978年到2015年，空间分辨率为25 km，南极数据每个文件由316*332的栅格组成，北极冻融数据每个文件由304*448的栅格组成；微波散射计数据集为QScat（2000-2009）和ASCAT（2009-2015）后向散射系数据，覆盖时间从2000年到2015年，空间分辨率为4.45km.南极数据每个文件由1940*1940的栅格组成，北极数据每个文件由810*680的栅格组成。时间分辨率为逐日，覆盖范围为南北极冰盖。
李新武, 梁雷
南北极冰盖冻融数据集采用微波辐射计和微波散射计两种数据获取。微波辐射计数据覆盖时间从1978年到2015年，空间分辨率为25 km；微波散射计数据覆盖时间从2000年到2015年，空间分辨率为4.45km.时间分辨率为逐日，覆盖范围为南北极冰盖。基于微波辐射计的遥感反演方法采用改进的基于小波冰盖冻融探测算法，算法考虑冰盖冻融亮温特性在时间上的变化，首先利用小波变换对格陵兰所有冰盖区域的长时间亮度温度数据进行小波多尺度分解，在不同尺度下对边缘信息进行分析。再次，采用方差分析的方法将冰盖融化和重新冻结过程产生的边缘信息从噪声中分离出来。基于已提取的冰盖长时间亮度温度变化边缘信息，利用广义高斯模型来确定干雪和湿雪分类的最优边缘阈值， 从而探测出格陵兰冰盖发生融化的区域。最后，基于空间自动纠错的原理，运用空间邻域纠错算子对由噪音引起的错误结果进行探测，并进行人工纠错。长时间序列星载被动微波亮度温度数据来自SMMR、SSM/I和SSMI/S三个传感器。为保证不同传感器亮度温度在时间上的一致性，在冻融提取之前对不同传感器亮度温度进行了交叉订正。通过实测站点的验证表明格陵兰冰盖冻融探测精度在70%以上。基于微波辐射计的遥感反演方法考虑积雪特性在时空和空间上的变化，首先提取散射计数据的DVPR时间序列数据，有效利用散射计数据的高时间分辨率，同时利用通道差去除地形带来的影响；随后利用广义高斯模型对每一个采样点时间序列的方差值进行拟，以此来区分出干湿雪点，即确定融化范围，这种广义高斯模型相比于传统的双高斯模型需要的输入参数少，得到的阈值也具有唯一性；最后利用移动窗分割算法来精确找到湿雪点的融化开始时间、 结束时间以及持续时间， 可以有效地去除融化或非融化时期的温度突变所带来的影响。长时间序列星载微波散射计数据来自QSCAT和ASCAT两个传感器。通过实测站点的验证表明南极冰盖冻融探测精度在70%以上。数据每一天存放一个bin文件，基于微波辐射计的南极冻融数据每个文件由316*332的栅格组成，格陵兰冰盖冻融数据每个文件由304*448的栅格组成；基于微波散射计的南极冻融数据每个文件由810*680的栅格组成，格陵兰冰盖冻融数据每个文件由810*680的栅格组成（0值：非融化区域，1值：融化区域）。
李新武, 梁雷
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中国科学院西北生态环境资源研究院
0931-4967287
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