长期以来，学界普遍认为冻土融化会释放冷储的有机老碳，对气候变暖形成正反馈。近日，北京师范大学环境学院教授夏星辉团队与合作者发表于《自然》（Nature）的最新研究提出了一个重要新视角：多年冻土融化通过增强流域岩石风化过程，形成一个未被充分识别的地质碳汇，从而在一定程度上削弱甚至改变传统的碳—气候正反馈效应。
夏星辉团队联合中科院青藏所研究员丁金枝以及德国、英国、美国、瑞典、瑞士等国学者对青藏高原78万km2、海拔纵跨1650~4820m的八条亚洲大河50个河段展开系统调查，结合河流CO2排放测量、同位素分析、水化学分析与地球化学模型计算，量化了冻土退化对碳循环的影响。研究结果表明，气候变暖使冻土中活性矿物暴露，水岩相互作用显著增强，将水中CO2转化为溶解无机碳实现碳封存，削弱向大气的排放。总体来看，流域岩石风化抵消35~77%的河流CO2排放，且该效应随冻土退化显著增强：在连续冻土区仅抵消15%，但在岛状冻土区碳吸收量可超过100%，地质固碳能力足以与生物释碳相抗衡（图1）。随着冻土持续消融，未来百年内岩石风化的净碳汇有望超越河流CO2排放量。但风化作用的碳效应受矿物类型影响，青藏高原大部分区域以碳酸盐和硅酸盐风化固碳为主，在硫化物富集区风化作用反而会加剧碳排放。
图1 研究区概况
图2 研究区沿冻土梯度的流域CO2源汇平衡
该研究突破了“冻土融化仅引发气候正反馈”的单一认知，将地质碳循环与生物碳循环纳入统一框架开展耦合分析，完善了全球碳循环理论体系。目前多数气候模型尚未纳入这一关键机制，未来气候评估需全面考量生物与地质碳循环的耦合效应，才能准确预测冻土融化的净气候影响。但研究同时强调，气候变暖背景下自然岩石风化无法解决人为气候变化问题，人类每年碳排放远超岩石风化的碳吸收量，遏制变暖的唯一途径仍是大幅减排。
北京师范大学环境学院为论文第一完成单位，已毕业博士生张力伟（现华东师范大学研究员）和德国慕尼黑大学Aaron Bufe为论文共同一作，北京师范大学教授夏星辉和中科院青藏所研究员丁金枝担任共同通讯作者。论文合作者还包括北京大学朴世龙院士、华东师范大学研究员侯立军、北京交通大学副教授刘然、瑞士洛桑联邦理工大学教授Tom Battin、英国布里斯托大学教授Joshua Dean、瑞典于默奥大学教授Gerard Rocher-Ros、Ryan Sponseller和Jan Karlsson，美国威斯康星大学麦迪逊分校教授Emily Stanley、华盛顿大学教授David Butman。该研究得到了国家自然科学基金和第二次青藏高原科学考察与研究计划等项目的资助。