多年冻土约占北半球陆地面积的1/4，其中储存着18300亿吨的土壤有机碳和30万立方千米的地下冰；多年冻土对气候变化十分敏感，它的消融导致地下冰融化和有机碳释放，对陆地生态、地表水文和冻土工程等产生不可逆的影响。然而，多年冻土消融影响的评估却相当困难。多年冻土的观测资料稀缺，模式预估的多年冻土变化结果又具有相当的不确定性。一些过去地球暖期有代用资料，可用于验证模式，从而减少模拟不确定性，因此是研究未来多年冻土变化及评估其预估不确定性的理想“实验室”。

      上新世暖期（~3.264–3.025百万年前）的海陆分布、地形和温室气体水平与现在接近，其气候特征对未来气候变化提供了重要历史参照。研究首先通过开展系列敏感性试验，确定了最优的北半球多年冻土模拟方法（图A）。然后利用气温代用资料对上新世模式对比计划第二阶段的多个气候模式进行了约束。最后基于优选模式模拟，表明了上新世暖期近地表多年冻土面积比工业革命时期小93±3%，其主要分布在东西伯利亚山地、加拿大北极群岛和格陵兰北端（图B）。这一结果与现有上新世暖期多年冻土重建记录一致（图B），并与SSP5-8.5情景下本世纪末的近地表多年冻土变化预估相似（图C）。

      研究为未来近地表多年冻土变化提供了地质历史的依据。揭示了在与未来变暖气候相似的上新世暖期，近地表多年冻土范围高度受限。这对理解未来全球变暖条件下近地表多年冻土的消融及其对全球碳循环，人类基础设施以及地表水文过程的影响具有重要指示意义。

      上述成果近日以“Highly restricted near-surface permafrost extent during the mid-Pliocene warm period”为题，发表于《美国科学院院刊（PNAS）》期刊。中国科学院大气物理所竺可桢–南森国际研究中心郭东林研究员为论文第一和通讯作者。该研究获得国家自然科学基金基础科学中心、重大项目等资助。

      论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2301954120