温度≤0℃且能够存在至少两年的岩土即多年冻土,多年冻土分布广泛,主要分布在高纬度和高山地区,约占北半球陆地总面积的25%。极低的温度条件使储存在土壤中的有机质分解缓慢,从而有利于多年冻土区土壤对有机碳的积累和储存,成为全球最大的土壤碳库,其土壤有机碳储量占全球土壤有机碳储量的一半以上。在全球变暖的大背景下,高纬度地区每10年温度增加0.6℃,导致多年冻土融化,大量的水分使多年冻土活动层加厚,有利于微生物分解原本封存在多年冻土层里的有机碳,从而向大气释放大量的温室气体,对气候产生正反馈效应。在此背景下,研究高纬度、高海拔地区多年冻土退化对生态系统碳循环的影响已成为全球生态变化领域的热点问题之一。环北极地区多年冻土分布广泛并对气候变化极为敏感,其有机碳的储存和释放过程对全球变暖速率起着关键性作用,因此有众多学者对环北极地区碳循环和气候效应的相互作用展开研究,但是环北极地区的气候和通量数据匮乏,模型模拟精度低,对环北极的研究产生了诸多阻碍,本文针对上述问题,对LPJ-GUESS模型进行参数本地化,利用环北极地区通量站点数据,以及有效日照百分率和年尺度CO2数据驱动模型,来模拟环北极地区净生态系统碳交换量（Net ecosystem exchange,简称为NEE）、净初级生产力（Net Primary Product,简称为NPP）和碳储量等对碳循环影响较大的要素数据,以此表征环北极多年冻土区的碳循环过程;在此基础上,利用RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种未来气候情景数据驱动模型评估研究区未来的碳循环过程,分析环北极多年冻土区对未来气候变化的响应。主要结论如下:（1）经参数本地化的LPJ-GUESS模型在环北极多年冻土区具有较好的适用性,通过对环北极地区碳储量的实测数据和模拟数据分析可知平均相关系数R~2=0.80,可以较准确模拟研究区碳储量变化。通过对研究区NEE的实测和模拟分析可知平均相关系数R~2=0.78,通过对NPP模拟分析可知总体结果略大于前人研究成果,模型总体的模拟精度冬季稍差,可能和冬季冰雪覆盖植被有关。（2）历史时期（2000-2015年）环北极多年冻土区NEE总体呈逐年递增趋势,在生长季表现为碳汇效应,在非生长季表现为碳源效应;研究区的NPP呈逐年递增趋势,其中苔原的NPP值最大,最大值达到351g·m-2·a-1,而在草地类型NPP值最小,最小值为32 g·m-2·a-1。（3）未来时期（2020-2100年）环北极多年冻土区气温和降水量都在增加,但不同气候情景下的增长幅度不同。RCP8.5情景的增长幅度最大,RCP2.6和RCP4.5的增长幅度平缓。从植被变化来看,环北极地区的植被类型基本保持不变,但随着温度和降水量的增加,2050年时植被长势达到最大,至2070年趋于平缓,由于不同的区域气候变化不同,造成了环北极地区植被分布发生明显改变。对碳积累速率（CAR）的评估表明,环北极多年冻土区在2045年之前是碳汇,2045年之后很有可能从碳汇逐渐转变为碳源。对NPP的模拟评估可以得出,NPP整体呈现上升趋势,高排放气候情景上升趋势要高于低排放的气候情景。