在全球气候变暖背景下，北方高纬度多年冻土区正面临着野火频发导致的强烈热扰动，导致区域内年碳排放异常增加。数据显示，1997-2023年，高纬度冻土区野火年均碳排放量以8.1 ± 2.9 Tg C的速度显著上升，而全球野火总碳排放量呈下降趋势。作为重要的陆地碳库，高纬度冻土区野火频发对区域内储存的大量的碳构成严重威胁，可能引发不可逆的系统性转变。

中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室研究团队，联合东北林业大学等多家高校及科研机构，创新性地提出“多年冻土关键区（Permafrost Critical Zone，PCZ）”概念，将经典的地球关键区（Critical Zone）框架拓展至脆弱的冰冻圈生态系统，基于整体的地球系统这一科学视角，重新全面审视了野火扰动对高纬度PCZ的连锁影响。

研究表明，高纬度多年冻土区野火引发的有机层燃烧和地表反照率降低导致了PCZ失稳，使地表温度升高了7°C，冻土活动层厚度增加了六倍。这种剧烈的热冲击从根本上改变了水文路径，并加速了地下冰融化，改变了多年冻土区的水分储存，加剧了地表径流。此外，野火会急剧降低高纬度冻土区土壤微生物多样性，重构适应低温的土壤微生物群落，引发区域内不同的植被演替轨迹。

研究指出，尽管高纬度冻土区生态与水热系统的恢复有助于重建区域内的碳水循环功能，但在气候变暖背景下，野火反复发生所产生的叠加效应，将导致多年冻土生态系统出现不可逆退化。

研究还强调了将PCZ动态纳入地球系统模型，对预测气候临界点（Tipping Points）以及制定长期可持续发展战略（SDGs）具有重要的科学价值。

相关成果以Wildfires destabilize permafrost critical zones in northern high latitudes为题，作为封面文章发表于国际期刊npj Climate and Atmospheric Science。西北研究院李晓英研究员、东北林业大学金会军教授为论文共同第一作者，西北研究院王晓明研究员为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、科技部重点研发计划青年科学家项目、第二次青藏高原综合科学考察项目、碳中和与能源系统转型计划项目等的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41612-026-01450-4

野火对高纬度多年冻土关键区（PCZ）影响示意图