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准确评估自然生态系统温室气体排放通量对于实现双碳目标和减缓气候变化具有重要意义。冰冻圈地区集中分布着大面积的多年冻土和冰川，是全球气候变化的前哨，这些地区不仅是重要的固态水库，也是一个巨大的碳氮库。

冰川冻土在变暖影响下快速消融退化，进而分解释放大量碳氮物质并排放温室气体。内陆水域生态系统（河流、湖泊、水库等）是重要的温室气体排放源，冰川冻土的消融退化会将大量陆源碳氮物质输送到内陆水体中，导致更多的水体温室气体释放。

北半球冰冻圈地区河湖水体密布，其内陆水域面积占到全球的近三分之一，是全球内陆水域最集中的地区。已有的样点或区域尺度的研究表明冰冻圈河湖生态系统是温室气体排放源。然而，在整个冰冻圈范围内，尚不清楚这些水域生态系统到底释放了多少温室气体，以及这些温室气体释放对陆地碳汇有多大影响。

近日，四川大学宋春林副研究员和王根绪研究员团队联合国内外学者在Science旗下开放获取期刊Science Advances（《科学·进展》）发表题为“Inland water greenhouse gas emissions offset the terrestrial carbon sink in the northern cryosphere”的研究论文，首次评估北半球冰冻圈内陆水体温室气体排放通量和格局，并探讨了其对于陆地碳汇的抵消作用。

本研究整合了团队自有观测数据和文献调研得到的近三千个监测点的温室气体数据，构建了冰冻圈内陆水体温室气体数据库CIWD-GHG。

通过统计分析发现，三大温室气体排放速率在不同冰冻圈分区和季节上均存在显著差异。基于此，研究团队利用月尺度河湖水体开放水域面积，对不同冰冻圈分区、不同水体类型、不同季节以及不同温室气体类型的温室气体通量进行了时空尺度上推，精细刻画了不同冰冻圈类型季节及年尺度上的温室气体排放总量。

结果发现：北半球冰冻圈内陆水体二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）的年排放通量分别为11.49亿吨、1420万吨和5400吨。这些温室气体排放量换算成100年尺度或20年尺度增温潜势的CO₂当量合计为15或23亿吨。该量级如果放入全球国家尺度温室气体排放量的排行比较，相当于全球第六大排放区，充分表明冰冻圈内陆水体是重要的温室气体排放源。

河流和湖泊CO₂和CH₄排放均呈现出夏秋季节高，其他季节低的现象，但是N₂O并无统一季节规律。在不同冰冻圈分区中，连续多年冻土地区的水体贡献了约一半的温室气体排放量。河流主导了的水体CO₂排放，而湖泊CH₄排放量是河流的两倍。

此外，尽管河流水面面积仅为湖泊的五分之一，其温室气体排放量却比湖泊高64%，这凸显了与陆地联系更紧密的河流生态系统在温室气体排放中的重要作用。

研究进一步基于陆地净生态系统碳交换（NEE）卫星数据计算北半球冰冻圈范围的陆地NEE，并与同区域水体温室气体排放量进行对比。

结果意外发现，无论是净碳排放量还是温室气体CO₂当量，冰冻圈内陆水体温室气体排放均超过了陆地NEE，这意味着北半球冰冻圈水体的温室气体排放可能已经完全抵消了陆地碳汇。

这种抵消作用一方面是由于冰冻圈陆地生态系统生产力较低导致自身碳汇强度较低，另一方面也可能是因为温室气体排放与陆地碳交换过程存在部分解耦，冰冻圈水体排放的部分温室气体是来自冰川冻土退化导致的老碳释放，而非仅仅是当代陆地总初级生产力提供。

北半球冰冻圈河湖水体温室气体排放CO₂当量及其与陆地碳汇的对比

这些发现不仅为预测气候变化背景下冰冻圈内陆水体温室气体排放演变趋势奠定重要基础，也强调了内陆水域生态系统对冰冻圈水-陆连续体生物地球化学循环的重要作用。

未来气候变化背景下，冰川冻土持续退化将继续增加河湖生态系统陆源物质输入，从而改变其生物地球化学过程和温室气体排放格局。研究建议应进一步加强在冰冻圈内陆水体温室气体系统监测、机理揭示、过程模拟和未来预测方面的工作。

宋春林，四川大学副研究员，硕士生导师。主要从事寒区水文与生物地球化学领域的研究工作。主持国家自然科学基金青年科学基金项目、面上项目、国家重点研发计划子课题、四川省自然科学基金青年基金、四川大学“从0到1”创新研究项目等多个科研项目。以第一/（共同）通讯作者论文在Science Advances、Nature Communications、PNAS、Water Resources Research、Global Biogeochemical Cycles等发表论文20余篇，论文Google Scholar总被引1400余次，H指数17；参编专著2部；获专利4项。曾获中国科学院优秀博士学位论文奖、全国大学生水利创新设计大赛优秀指导教师奖等奖项。担任中国冰冻圈科学学会青年工作委员会委员和国际多年冻土青年学者网络组织（PYRN）执行委员等。在青年地学论坛、中国生态水文论坛等重要学术会议担任分会场召集人4次。

刘少达，北京师范大学副教授，新加坡国立大学自然地理学博士，耶鲁大学博士后，主要从事全球河流温室气体释放的生物地球化学、生态学、水文学和气候学过程研究，主持国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划子课题等项目，围绕“可变/动态河网”概念，解决了全球动态河网面积模拟、AI数据同化和河网碳排放-流量响应等关键难题，实现了大尺度河网碳排放的精细模拟，在低离子强度水体二氧化碳计算偏差矫正、河网季节性温室气体排放、陆水耦合碳通量分异以及全球城市河流温室气体排放等多方面取得重要进展，以第一/通讯作者在PNAS、Nature Sustainability、Science Advances等期刊发表论文20余篇，获得环境保护科学技术二等奖和仲英青年学者奖,担任Frontiers in Environmental Science 期刊Freshwater Science副主编，BECT期刊编委。

王根绪，研究员，博士生导师。现任职四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室副主任。主要从事生态水文学、水文学与水资源以及全球变化与高山生态系统响应等领域的研究工作。国家杰出青年科学基金获得者，国家“新世纪百千万人才工程”人选。兼任四川省人民政府参事，民盟四川省直工委科分院支部主委，中国生态学会理事和生态水文学专业委员会主任、国际景观生态学会中国分会副理事长、冰冻圈科学学会常务理事和寒区生态专委会主任、中国地理学会水文地理专委会理事等，以及山地学报副主编，生态学报、植物生态学报、应用生态学报、冰川冻土、地理科学等刊物编委。曾任国家优秀野外站站长。先后主持国家自然科学基金重点项目、国家973课题以及研发计划项目等20余项，发表学术论文320余篇，SCI收录论文200余篇，出版专著9部。第一完成人获得省部一等奖2项及2009年度国际水环境联盟（WEF）McKee奖；荣获中国科学院“朱李月华优秀教师”以及中国科学院优秀导师奖。

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