科技日報北京3月18日電 （記者陸成寬）記者18日從中國科學院空天信息創新研究院（以下簡稱“空天院”）獲悉，來自該研究院、北京師范大學等單位的科研人員，成功創制並發布全球高精度長時序土壤凍融數據集。該數據集如同為地球表層做了一次詳細的“體檢”，首次實現了對全球特別是青藏高原地區凍融過程的連續、精細觀測，為應對氣候變化、評估水資源變化等提供了關鍵科學數據。

土壤凍融是指土壤水分隨溫度變化在冰與水之間反復轉換的過程，如同地球表層的“呼吸”，深刻影響著地表能量、水循環和碳循環。“長期以來，受技術限制，科研人員難以在全球范圍內對這一過程進行精細監測。”空天院研究員趙天杰說。

此次發布的數據集打破了這一瓶頸。這套數據集包含兩部分：一是全球近地表土壤凍融數據集，時間跨度為2002年至2023年，空間分辨率達到5公裡﹔二是青藏高原數據集，時間跨度從1979年到2023年，空間分辨率為25公裡，為青藏高原近半個世紀的凍融變化建立了完整的歷史檔案。

作為“亞洲水塔”，青藏高原凍土變化關乎多條江河水源。數據分析顯示，自1988年以來，青藏高原地表凍結日數呈現明顯減少趨勢，平均每年減少0.19天，主要是由秋季凍結開始時間推遲導致的。這種變化並非均勻發生。研究發現，高海拔地區的凍結日數減少速率約為低海拔地區的兩倍，多年凍土區的變化也比季節性凍土區更為劇烈。這種以“凍結推遲、凍期縮短”為特征的變化，短期內可能增加河流水量，但長期來看會削弱土壤的蓄水能力，可能對區域未來的水資源穩定供給構成挑戰。

此外，凍融循環還是調控農業和生態物候的“隱形開關”。分析發現，21世紀以來，北緯45度以北地區，約14.35%的區域土壤凍結持續時間明顯縮短，約9.1%的區域凍結開始日期明顯推遲。這一變化可能改變作物的播種期，影響植被返青，重新分配生長季的水分與養分，為農業生產和生態評估提供了重要參考。

在工程建設領域，凍融循環引發的凍脹與融沉是威脅道路、鐵路等基礎設施安全的“隱形殺手”。“此次發布的數據集總體精度達到83.78%，可幫助工程師們精准界定凍土分布，識別工程敏感地帶，為青藏高原等地區的重大工程選址、設計和長期運維提供基礎數據支撐。”趙天杰說。