准确揭示多年冻土区碳源汇特征及其演化趋势对降低我国陆地生态系统碳源汇评估中的不确定性、实现“碳中和”目标具有重要意义。自国家重点研发计划项目启动以来，研究团队阐明了多年冻土区碳氮磷循环关键参数的空间格局和驱动因素，构建了多年冻土区首个全生态系统增温实验平台，解析了碳氮循环关键过程对气候变暖等全球变化要素的响应机制，揭示了热融湖塘甲烷（CH4）排放、可溶性有机质降解以及微生物分布特征。项目取得的阶段性成果有望为实现我国“碳中和”战略目标提供科技支撑。

在全球变暖的背景下，北极出现了冻土退化、夏季海冰减少、陆地径流输入增加和沿岸侵蚀加剧等一系列变化。随着全球变暖，封存于冻土中的有机碳（Organic Carbon,OC）正在向海加速迁移和释放，这将影响北冰洋的碳循环的格局，但目前鲜有证据能直接证实这一推论。本文通过分析楚科奇海两根百年尺度沉积岩芯的木质素和碳同位素，讨论了其所埋藏的有机质的来源和剖面变化情况。结果显示楚科奇海柱状沉积物中的有机碳来源于陆生C3植物的草本组织和海洋源生产的混合贡献；沉积物中木质素的绝对含量Σ8呈现上升趋势，证明随着全球变暖，更多的陆源物质被输运到楚科奇海。本研究表明人类活动引起的全球变暖确实增加了冻土有机碳向海的迁移，陆源输入增强导致的木质素含量增加是百年尺度下全球变暖导致冻土融化增强的直接证据。

全球变暖能够影响植物的生长环境，改变植物生长代谢过程，进而影响植物的养分循环和分配。高纬度冻土区泥炭地植物对气候变化响应更加敏感。基于野外长期开顶箱增温实验（Open-top Chamber,OTC），探究大兴安岭冻土区泥炭地植物生长及养分特征对温度升高的响应。结果表明，泥炭地植物生长对增温的响应具有种间异质性，增温显著增加了柴桦（Betula fruticosa）的高度和重要值以及白毛羊胡子草（Eriophorum vaginatum）的密度和重要值，但显著降低了笃斯越桔（Vaccinium uliginosum）的密度、盖度和重要值。柴桦的地上、地下生物量在增温后显著增加，而笃斯越桔的地上、地下生物量显著降低。增温降低了泥炭地植物物种多样性，并且引起植物组织碳氮特征发生变化。增温导致柴桦、狭叶杜香（Ledum palustre）、甸杜（Cassandra calyculata）和白毛羊胡子草凋落物以及笃斯越桔和狭叶杜香根、叶碳质量分数显著降低，而柴桦茎和笃斯越桔凋落物的碳质量分数显著增加；狭叶杜香根、叶和凋落物以及白毛羊胡子草叶的氮质量分数显著降低，而笃斯越桔茎、甸杜叶以及越桔柳（...

目前，关于北京冻土的研究较为少见。利用北京北部山区汤河口国家气象站，1975—2017年的季节性冻土、气温和地温等资料，对汤河口季节性冻土与气候变化的关系进行研究。结果表明，汤河口近43年的气温有与全球变暖相反的变化趋势，0～80 cm各层地温亦均呈下降趋势。汤河口季节性冻土的变化与我国季节性冻土呈退缩趋势的结论相反，主要表现为：最大冻土深度加深，初冻日提前，解冻日延后，冻土日数增加。此外，通过突变检验发现汤河口冻土季气温在1988年左右发生突变，最大冻土深度的突变发生在2007—2009年，且突变后冻土深度呈明显的加深趋势。将全球变暖“停滞”现象加入考虑后，发现1998—2012年汤河口冻土季气温以-1.29 ℃/10 a的速率显著降低，冻土以21.893 cm/10 a的速率显著加深。近20年汤河口显著的变冷趋势可能是引起汤河口近43年冻土发展的重要原因。

多年冻土是寒冷气候的产物,气候变暖则会造成多年冻土退化。多年冻土退化的表征之一就是地下冰融化,使得地表土壤失去支撑,从而形成滑塌、沉降等热喀斯特地貌。热喀斯特地貌不仅会影响到工程建筑,还会破坏地表植被,导致生态系统退化。热融沉降形成的低洼地还会积水并逐步发展为热融湖塘。热喀斯特地貌除了直接改变地表景观外,还会改变土壤的水文和碳氮循环的过程。目前热喀斯特地貌的发展及其影响在多年冻土环境研究中已引起了广泛关注,定量评估热喀斯特地貌对碳循环的影响也是评估多年冻土区对全球变化的响应及气候反馈效应的重要环节。

本文基于耦合模式比较计划第5阶段（CMIP5）的17个全球气候模式,确定了1.5℃温升（相对于1861—1880年）的发生时间,预估了全球升温1.5℃时,北半球冻土和积雪的变化,并对预估结果的不确定性进行了讨论。结果表明,全球平均地表温度在3种排放情景下（RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5）分别于2027、2026、2023年达到1.5℃阈值。当全球升温1.5℃,北半球多年冻土南界北移1°3.5°,冻土退化主要发生在中西伯利亚南部。多年冻土面积在全球升温1.5℃时,在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5排放情景下较1986—2005年分别减少约3.43×10～6 km（221.12%）、3.91×10～6 km（224.10%）和4.15×10～6 km2（25.55%）;北半球超过一半以上的区域雪水当量减少,只在中西伯利亚地区略微增加;北美洲中部、欧洲西部以及俄罗斯西北部减少较显著,减少约40%以上。青藏高原多年冻土面积在RCP2.6、RCP4.5以及RCP8.5排放情景下分别减少0.15×10～6 km2（...

以大兴安岭北部根河、呼中和汗马冻土区落叶松和樟子松为样本,建立了五个树轮宽度年表,并计算获取了五个样点的树轮截面积指数(BAI)序列。树轮BAI-气候响应关系分析表明,气温为这一地区落叶松和樟子松生长的主要限制因子;但落叶松和樟子松对气候变化的响应存在差异。落叶松BAI与3月平均气温,樟子松BAI与前一年12月至当年4月平均气温均呈显著负相关。考虑到水热综合影响,落叶松BAI控制因子由1957-1990年与其呈显著正相关的1月份SPEI转变为1991-2013年与其呈显著正相关的1-4月SPEI和与其呈显著负相关的3月份平均气温;樟子松BAI控制因子则由1957-1990年与其呈显著负相关的2月和8月份平均气温转变为1991-2013年与其呈显著正相关的7月份降水量和6-7月SPEI。结果表明,在全球变暖背景下,水热环境改变使得冻土区树木生长限制因子发生变化。

根据青藏高原及周边地区温度数据和多年冻土分布,模拟2099年青藏高原多年冻土面积与各类多年冻土分布的变化情况。结果显示:青藏高原地区在年均温升高1.8oC的情况下,大片多年冻土在高原西北部收缩至76.6°E以东,岛状多年冻土在高原东南部大面积消融,高山多年冻土在帕米尔高原、喜马拉雅山地区收缩明显,多年冻土总面积是现代的83.4%;在年均温升高4oC的情况下,大片多年冻土收缩至77.4°E以东,岛状多年冻土中部小范围退缩,高山多年冻土在祁连山地区消融明显,仅在帕米尔高原、喜马拉雅山山脉、祁连山山脉、横断山脉等高海拔山地发育,多年冻土总面积是现代的73%;在年均温升高6oC的情况下,大片多年冻土收缩至78°E,岛状多年冻土仅在中西部发育,高山多年冻土在部分极高山地区零星发育,多年冻土总面积是现代的50.8%。