地球上存在幅員廣大的多年凍土。這種全年處於冰凍狀態的土壤，廣泛分布於南北極及高海拔地區，覆蓋約1,800萬平方公里，相當於地球陸地面積的12%，而當中約5%（接近一百萬平方公里）容易突然融化，形成類似熱融滑塌的地貌。熱融滑塌是由於地下冰急速融化而引起的突發性崩塌現象，類似山泥傾瀉。
多年凍土對於氣候變化異常敏感。當這些看似永凍的地貌快速升溫時，冰大規模融化成水，地表便可能發生後退式的熱融滑塌。
一如山泥傾瀉，熱融滑塌會捲走植被，將原本儲存在土壤中的碳釋放到大氣中，進一步加劇氣候變化。
香港中文大學（中大）地球與環境科學系劉琳教授解釋：「多年凍土就像一個巨型雪櫃，儲存著約為目前大氣中兩倍的碳。當它融化時，會釋出被困住的二氧化碳和甲烷，直接加速全球暖化，影響全人類，包括生活在香港的我們。」
雖然知道凍土如何滑塌，但人們一直無法確定植被需要多長時間恢復，以及該地點何時才能重新發揮碳循環的作用，直至最近的研究誕生。
由觀察地貌到洞見生態
劉教授是中大極地研究的領軍人物之一，曾於2024及2025年參與中國第41次南極考察，研究多年凍土融化已超過十年。最初，他的研究重點僅限於氣候變遷對地貌造成的物理變化。
「直至我們意識到，儘管我們對這些地面崩塌的物理機制已有所理解，但仍未能解釋其背後的生態影響。」劉教授說。「換句話說，我們看到這些擾動大幅破壞植被和釋放泥土中的碳，但不同地區中植被恢復的時間線和模式為何？便需要通過研究尋找答案，於是我們結合地球科學與植物生物學的知識，去探索這些巨大的地表『傷疤』最終如何癒合並重新吸收碳。」
為此，劉教授聯同伊利諾伊大學厄巴納香檳分校植物生物學教授Mark Lara教授，以及其博士後研究員、同為中大博士畢業生的夏卓璇博士，遠赴阿拉斯加、加拿大、西伯利亞和青藏高原等八個高緯度或高海拔的多年凍土地帶，研究了137處熱融滑塌區域，面積介乎0.04至8公頃不等。
「北極地區和青藏高原正經歷顯著的暖化，令長期凍土退化引致的熱融滑塌現象，發生得愈來愈頻密，分布也更廣。」夏博士說。
研究團隊利用由遙感衞星資料衍生的「歸一化植被指數」結合高清影像，監測滑塌後地表綠度的變化；同時追蹤在不同年代形成的滑塌區內植物種類的演變，其中最早的滑塌發生在約70年前。
結果顯示，植被的復原沒有固定模式，也並非隨機發生。在低北極地區，植被可於十年內恢復；而在高北極和高山地帶，則可能需時數十年，甚至超過一個世紀。
預測植被復原的新工具
研究團隊指出，單單氣候本身並不能決定植被復原的速度。這項研究的關鍵發現是，預測恢復速度的最佳指標，是一個稱為總初級生產力（Gross Primary Productivity，GPP）的統計量。它綜合呈現了養分供應、土壤濕度和植物多樣性等本地與區域因素對植被復原進程的影響，反映生態系統透過光合作用將二氧化碳轉化為植物生物量的整體能力。
夏博士說：「生態系統的復原過程本來就極為複雜，但我們研究發現，只要聚焦於正確的關鍵因素，事情就容易解釋得多。」
為了在廣闊而偏遠的凍土地帶估算GPP，研究團隊採用「太陽誘導葉綠素螢光」（Solar-induced Chlorophyll Fluorescence，SIF）技術，捕捉植物在光合作用過程中釋放的微弱光芒。透過分析137個滑塌區，以及額外四個區域以驗證成效，團隊證實GPP有助預測個別滑塌區的恢復年期。團隊發現生產力與復原時間之間存在明顯關聯：GPP較高的地區（如低北極）恢復速度較快；GPP較低的地區（如高北極及高山地帶）則需要更長時間來逐步癒合。
當熱融滑塌區域重新長出植物，往往與原有植被種類不同，且未必能迅速回復到原本狀態。木本植物通常最先進駐滑塌區，有助穩定土壤並吸收部分因解凍而釋放的碳──但不足以完全抵消滑塌釋放的全部碳量。
夏博士表示：「在恢復較快的地點，我們觀察到直立灌木重新建立起穩定的群落。但在恢復較慢的地點，地貌則以低矮植被為主，基本上看不到直立灌木。不過，這並不代表恢復緩慢的生態系統沒有發生變化。我們仍需進一步研究，以更全面了解植被物種變更帶來的影響。」
地表與生物圈
劉教授總結道：「這個研究對於將地球理解為相互關聯的系統至為重要。我們常常將多年凍土融化視為由全球暖化引發的單一物理危機，但這項研究突顯了凍土與生物圈之間的動態關係。它告訴我們，植被及自然過程能以某種方式與融化中的多年凍土產生相互作用，可能有促進復原的作用。」
劉教授的研究目標遠不只於此。接下來，他期望更仔細地拆解凍土融化、植被變化和氣候之間的反饋循環機制，從而提高全球氣候模型的精準度。
