自20世纪60年代中期以来，北极地区的气温上升了近3摄氏度，上升速度是全球平均水平的两倍多。快速增长的气温对环北极冻土区生态系统造成了不同程度的影响，包括降水增加、广泛的多年冻土退化和地表水面积的变化。冻土退化最直观的表现之一就是热喀斯特湖塘的出现，多年冻土退化使得地面下沉滑塌继而蓄水形成热喀斯特湖。同时在热喀斯特湖形成的过程中还会释放出冻土层中的碳，影响该地区的碳循环。因此，了解多年冻土区湖泊的动态变化及其驱动因素对于认识多年冻土对气候变化的响应及反馈具有重要意义。

来自兰州理工大学、中国科学院西北生态环境资源研究院格尔木站的研究团队分别选取了环北极地区连续、不连续、零星和孤立四类多年冻土的代表性区域为研究区，以Landsat影像和气象数据为基础数据，对比选取了精度最高的水体提取方法，提取了其1990-2022年的湖泊，统计了其面积与数量变化，并结合气象数据探讨了不同类型冻土区湖泊变化的驱动因子。研究发现，三种常用水体提取方法中，NDWI和MNDWI对较小湖泊提取效果差，而MEDPSO在较小湖泊提取中效果最好（图1），更适用于环北极多年冻土区热喀斯特湖塘的提取。1990-2022年间，连续多年冻土区（研究区a）湖泊面积变化为0.0158km2/a，呈稳定型，33年湖泊面积共减少26.7733 km2。不连续和零星多年冻土区（研究区b和c）湖泊面积变化分别为0.593km2/a和0.267km2/a，呈扩张型，33年湖泊面积分别增加15.8404 km2和14.5181 km2。研究区d湖泊面积变化为-0.0185km2/a，呈萎缩型，33年湖泊面积共减小4.3212 km2（图2），可见全球升温已经引起不连续和零星多年冻土的广泛退化，对连续多年冻土的影响还不明显。不同类型冻土区湖泊变化的驱动因子有所不同。其中，连续多年冻土区的湖泊面积与降雪呈现正相关；不连续多年冻土区的湖泊面积变化与降雪、降雨、融雪和蒸散发呈现正相关；零星多年冻土区的湖泊面积变化与气温为负相关，而与融雪和蒸散发呈现正相关；岛状多年冻土区的湖泊面积与气温呈现负相关趋势(图3)。可见，多年冻土的退化影响了研究区内湖泊面积的变化，在零星和岛状多年冻土区内尤为明显，两个区域内湖泊面积与气温呈显著负相关关系。

相关研究成果以“Lake changes and their driving factors in circum-arctic permafrost regions from 1990 to 2022”为题发表于环境科学领域顶级期刊Ecological Indicators上。兰州理工大学李旺平副教授为论文的第一作者，我站吴晓东研究员为论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、甘肃省科技计划项目和中科院西部之光的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2024.112066

图1 三种水体方法提取结果对比图

（注：PeRL为环北极多年冻土区池塘和湖泊数据库，为本文验证数据集） 

图2 四个研究区湖泊面积变化趋势 (a)研究区a (b)研究区b (c)研究区c (d)研究区d

 图3 岛状多年冻土区湖泊面积与气象相关性分析图 

图文：吴晓东 审核：吴通华