科技日报记者 陆成宽
记者18日从中国科学院空天信息创新研究院（以下简称“空天院”）获悉，来自该院、北京师范大学等单位的科研人员，成功研制并发布全球高精度长时序土壤冻融数据集。该数据集如同为地球表层做了一次详细的“体检”，首次实现了对全球特别是青藏高原地区冻融过程的连续、精细观测，为应对气候变化、评估水资源变化等提供了关键科学数据。
土壤冻融是指土壤水分随温度变化在冰与水之间反复转换的过程，如同地球表层的“呼吸”，深刻影响着地表能量、水循环和碳循环。“长期以来，受技术限制，科研人员难以在全球范围内对这一过程进行精细监测。”空天院研究员赵天杰说。
此次发布的数据集打破了这一瓶颈。这套数据集包含两部分：一是全球近地表土壤冻融数据集，时间跨度为2002年至2023年，空间分辨率达到5公里；二是青藏高原数据集，时间跨度更长，从1979年到2023年，空间分辨率为25公里，为研究青藏高原近半个世纪的冻融变化建立了完整的历史档案。
作为“亚洲水塔”，青藏高原冻土变化关乎多条江河水源。数据分析显示，自1988年以来，青藏高原地表冻结日数呈现明显减少趋势，平均每年减少0.19天，主要是由秋季冻结开始时间推迟导致的。这种变化并非均匀发生，研究发现，高海拔地区的冻结日数减少速率约为低海拔地区的两倍，多年冻土区的变化也比季节性冻土区更为剧烈。这种以“冻结推迟、冻期缩短”为特征的变化，短期内可能增加河流水量，但长期来看会削弱土壤的蓄水能力，可能对区域未来的水资源稳定供给构成挑战。
此外，冻融循环还是调控农业和生态物候的“隐形开关”。分析发现，21世纪以来，北纬45度以北地区，约14.35%的区域土壤冻结持续时间明显缩短，约9.1%的区域冻结开始日期明显推迟。这一变化可能改变作物的播种期，影响植被返青，重新分配生长季的水分与养分，为农业生产和生态评估提供了重要参考。
在工程建设领域，冻融循环引发的冻胀与融沉是威胁道路、铁路等基础设施安全的“隐形杀手”。“此次发布的数据集总体精度达到83.78%，可帮助工程师们精准界定冻土分布，识别工程敏感地带，为青藏高原等地区的重大工程选址、设计和长期运维提供基础数据支撑。”赵天杰说。
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