近日，上海交通大学海洋学院长聘教轨助理教授张晓雯在美国地球物理学会旗舰期刊AGU Advances上，以第一兼通讯作者的身份发表了题为“Recent Warming Fuels Increased Organic Carbon Export from Arctic Permafrost”的研究论文。该论文由张晓雯博士与佛罗里达大学、阿拉斯加大学费尔班克斯分校、瑞士联邦理工等机构的研究者合作完成。文章指出，北极地区过去160年的快速升温很可能引起了更深层冻土的融化以及冻土有机碳输出量的增多，并且指出变暖的速率和变暖前的环境条件也可能是影响冻土融化的重要因素。该文章被选为Editor’s highlights，由主编Susan Trumbore在Eos网站上撰文进行了报道。


冻土是指连续两年以上处于冰冻状态的土壤。全球变暖正在引起北极地区发生巨大的地理环境和生态变化，如冰川消融、冻土融化等。北极冻土是一个巨大的碳储库，占了全球土壤有机碳总量的一半左右。当冻土融化时，储藏在其中的有机碳则更易被微生物降解，从而产生温室气体，对全球变暖产生正反馈。正因如此，冻土有机碳的释放是生态和地球系统模型预测气候变化的一个重要依据。但是，现有的模型主要依据的是最近几十年的观测和实验数据，很难保证模型预测的准确性，需要寻找更长时间尺度的地质记录来作为参考。

科尔维尔河冻土消融的地球化学和年代学记录
该研究以阿拉斯加北部的科尔维尔河河口的沉积柱为研究对象，着重分析了沉积物中全样有机碳和长链脂肪酸的放射性碳同位素（¹⁴C）年龄。北极冻土中的有机物质由于保存时间长，因而具有较老的¹⁴C年龄，北极地区河口沉积物中有机碳的¹⁴C含量常常被用来指示冻土来源有机碳的深度及输出量。该研究结果显示，全样有机碳的¹⁴C年龄变化与流域的温度变化具有良好的相关性，且沉积物中全样¹⁴C年龄在最近变暖期（Recent Warming；大约过去160年）随温度的快速升高而明显变老。作为深层冻土的指示物，长链脂肪酸的¹⁴C年龄结果与全样¹⁴C相符，在最近变暖期呈现出变老的趋势。这些结果表明随着过去160年北极温度的快速升高，冻土融化的深度变大并可能导致深层冻土输出量增多。此外，通过对比罗曼暖期（Roman Warming）和最近变暖期的有机碳含量、长链脂肪酸¹⁴C年龄结果，该研究还推测升温速率越快、暖期之前的温度越低，可能更容易造成深层冻土的融化和冻土有机碳的输出量的增多。该研究用沉积记录验证了北极变暖与冻土融化深度及冻土有机碳输出量的相关性，为北极河口地区的沉积记录对比提供了范本，并且指出了目前气候模型可能忽略了的一些潜在重要因素。

张晓雯，2011年本科毕业于中国海洋大学化学专业，2017年在美国佛罗里达大学获得地质学博士学位，2017-2020年在麻省理工学院从事博士后工作，2020年2月加入上海交通大学海洋学院，目前任长聘教轨助理教授。研究方向主要为有机地球化学、冻土碳循环、单体碳同位素，目前以第一兼通讯作者在AGU Advances、GRL、JGR-Biogeosciences、OG等期刊上发表SCI论文多篇。
论文链接：
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2021AV000396
Eos报道链接：
https://eos.org/editor-highlights/a-2700-year-record-of-permafrost-thaw-sensitivity-to-climate