样本量太小是一个问题，特别是对于研究北极水文对气候变化作用的科学家来说。永久冻土含有大量的碳，这些碳可以转化为温室气体。但是，由于缺乏数据，很难预测随着永久冻土因气温变暖而融化，水和碳会发生什么变化。

德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们领导的一项新研究可能有助于解决这个问题。

科学家们在过去的四个夏天测量了阿拉斯加北坡5000平方英里的永久冻土，面积与康涅狄格州相当。在建立一个急需的土壤数据集的过程中，他们的测量结果揭示了一个重要的模式:不同类型的永久冻土土壤的水文特性非常一致，可以根据周围的景观进行预测。

“有一大片土地是非常可预测的，”迈克尔·奥康纳(Michael O'Connor)说，他在德克萨斯大学杰克逊地球科学学院(UT Jackson School of Geosciences)获得博士学位时领导了这项研究。“我们的论文表明，在一个巨大的研究区域内，这些属性中的这些非常简单的模式是正确的。”

这项研究发表在杂志上地球物理研究快报。合著者包括来自杰克逊学院、德州大学科克雷尔工程学院、犹他州立大学和密歇根大学的研究人员。

研究人员检查了来自不同地形的近300个土壤样本。他们发现，土壤类型及其厚度与景观密切相关，研究人员根据主要植被以及环境是在山坡上还是靠近河谷底部，将景观分为五类。

他们还发现，这三种土壤类型中的每一种都有不同的特性，这些特性会影响土壤传递热量和水分的容易程度——这决定了二氧化碳和甲烷(另一种强大的温室气体)的释放方式。

这一发现将使科学家们能够观察地貌，了解碳和温室气体是如何通过下面的土壤移动的。

虽然这项研究没有对碳释放做出预测，但杰克逊学院地质科学系的教授巴亚尼·卡德纳斯(Bayani Cardenas)说，它提供了一个研究框架。

卡德纳斯说:“我们的数据填补了30年来的知识空白。”“研究永久冻土和气候变化的社区将欣赏它的内在价值。”

永久冻土锁住的碳与大气中已经存在的碳一样多。然而，在这项研究之前，气候建模者缺乏直接的永久冻土土壤信息，研究记录仅限于道尔顿公路沿线的十几个样本和研究道路和管道建设的永久冻土的工程报告。

奥康纳说，改善气候科学家可用的数据是永久冻土收集活动背后的主要动机。阿拉斯加的北坡几乎是一片荒野。研究小组依靠直升机四处走动，用一把18英寸的面包刀从地上切下一块块的土壤。

“我们在一些可能没有人类踏足过的地方。”卡德纳斯说。

在景观和永久冻土土壤模式之间找到一种模式并不令人惊讶。在该地区工作的植物生态学家曾提起过这件轶事。但新发表的数据是整个研究界可以借鉴的东西。

凯西·威尔逊(Cathy Wilson)是洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)的水文学家和气候建模师，她也在阿拉斯加进行永久冻土研究。她说，这项研究是气候模型的一大进步，她期待着将研究技术应用到自己的工作中。

她说:“这使我们能够真正开始将有关土壤特性的宝贵信息扩大到至少北坡、山脉的山麓以及其他地方。”