全球发布高精度长时间序列地表冻融观测数据

科技日报北京3月18日电 3月18日，记者从中国科学院空天信息创新研究院（简称“空天院”）获悉，该院联合北京师范大学等单位的科研团队，推出了一套覆盖全球范围的高精度、长时序土壤冻融数据集。这个数据集相当于给全球地表做了一次全面的“健康检查”，尤其填补了青藏高原长期、连续冻融监测的空白，为研究气候变化和水资源状况提供了核心参考。

土壤冻融指的是土壤中的水分随着温度变化，在冰和水之间交替转化。可以理解为地球表层的一次“呼吸”，对地表能量交换、水循环和碳循环产生着深远影响。中国科学院空天院研究员赵天杰介绍，以往受限于观测和技术条件，科学家们很难对全球范围的土壤冻融过程进行细致监控。

这一次发布的数据集突破了这些技术难题。数据集包括两部分内容：第一部分是全球近地表土壤冻融数据，覆盖2002年至2023年，空间分辨率高达5公里；第二部分则专注于青藏高原，时间从1979年至2023年，分辨率为25公里，系统梳理了这里近50年来的冻融变化。

作为“亚洲水塔”，青藏高原的冻土变化直接影响着数条大河的水源状况。研究分析发现，自1988年以来，青藏高原地表每年处于冻结的天数明显减少，年均减少约0.19天，主要原因是秋季的冻结起始时间推后了。这种变化在不同地区表现不一：高海拔地区冻结天数减少的速度是低海拔区的两倍，并且多年冻土区的变化比季节性冻土区更为明显。以“冻结延迟、冻期缩短”为主要特征的趋势，短期内或许能增加河流水量，但长期来看，可能削弱土壤的储水能力，从而对区域水资源稳定造成挑战。

土壤冻融循环也在悄悄影响着农业和生态系统。数据分析显示，21世纪以来，北纬45度以北的大约14.35%的地区，土壤冻结时间明显缩短，9.1%的地区冻结开始时间延迟。这些变化有可能调整农作物的播种周期，影响植被返青进程，并导致水分和养分的时空分布发生变化，对农业生产和生态状态带来启示性信息。

不仅如此，冻融循环还影响工程建设，是公路、铁路等基础设施安全的一项“隐形风险”。赵天杰表示，这项研究的数据集整体精度达到83.78%，能够帮助工程师更明确地界定冻土范围、筛查工程敏感区域，为青藏高原等特殊地区的工程选址、设计及长期运营提供有力的数据支持。