易受快速地表融化的影响,加拿大北极地区现在

日期:2019-11-28编辑作者:旅游

(央视财经《国际财经报道》栏目)近期,发表在《自然通讯》期刊上的一篇科学论文证明,加拿大北极地区现在的温度在过去一万年间已经攀升了2摄氏度,这也是近一万年以来的最高温度,而且这个温度仍在继续攀升。

作者:文/虞子期

北京时间6月28日消息,据国外媒体报道,北极融冰对地球的影响可能比我们想象的还要严重。

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气候变化对地球的影响,不仅是在常见的南北极冰川融化之上,还有就是风暴,高温等现象的影响,而根据加拿大科学家一项最新研究结果表明,位于加拿大北极地区的永久冻土层正在快速融化,全世界大片的永久冻土层很容易受到这种加速解冻的影响。根据科学报告指出,科学家预计至少70年之久的冻土都在逐步进行融化之中了,这样更多的温室气体也将会被释放出来。

2012年,苏·纳塔利首次来到了西伯利亚的杜瓦尼亚尔。作为一名研究气候变化导致永久冻土层融化造成的影响的博士后研究员,她此前曾多次看过这个地方的照片。杜瓦尼亚尔冻土层的迅速融化导致了一次大规模地陷,就像在西伯利亚冻原的正中央挖出了一个巨大的落水洞。但当她亲眼看到这一幕时,所见之景还是远远超出了她的想象。

永冻层,顾名思义,应该是永久冰冻的。然而,北极变暖正在融化地球表面下的冰冻层,释放出巨量的温室气体二氧化碳和甲烷。根据近期发表在《Nature》上的一项研究,北极正在以惊人的速度变暖、融化,甚至淹没了用来测量北极变暖的仪器设备。

加拿大艾伯塔大学的杜安·弗洛泽教授作为这篇论文的共同作者之一,他提醒人们,这里所说的一万年是个保守的估算,实际时间可能更长。这一温度的攀升过程从全新世时期就已经开始了,全新世是一个历史分期概念,它指的是距今9900年到6400年的时期,当时地轴的指向更偏向太阳。

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▲融化的冰层会释放出大量甲烷,加速全球变暖。

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上个月,联合国发表的北极环境报告认为,如果北极地区冬季的温度继续攀升,到2050年,将比1986年到2005年的温度高出来3到5摄氏度。

科学家们通过卫星图像观察到,在永久冻土融化之后,冻结的表面正在下沉之中,当然这并非只是冰融化之后的下沉,根据检测发现,随着永久冻土融化的上层冰融化,土地也出现了不均匀地沉降,形成所谓的热岩溶地形。加拿大北极地区的景观由绵延起伏的丘陵所定义,现在已经被沟渠和小池塘淹没。在研究过程中,北极最北端研究地点的地面下沉约90厘米,所以影响还是大了。

“那景象实在太惊人了。”纳塔利这样回忆道,如今她是马萨诸塞州伍兹霍尔研究所的一名副研究员,“至今我回想起那一幕,还是会忍不住打冷战……我简直不敢相信这次地陷的规模之大,倒塌的峭壁大得像楼房一样……你从旁边走过时,可以看到一些‘木头’从永久冻土层里戳出来,但那些其实不是木头,而是猛犸象和其它更新世动物的遗骨。”

永冻层是什么?

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纳塔利所描述的都是实情实景,是北极迅速变暖造成的巨大影响。永久冻土层的地面和土壤本该保持永久冰冻状态,如今却在不断融化,其中隐藏的“奥秘”也不断揭露出来。除了露出更新世的生物化石外,还释放出了大量碳化合物、甲烷、汞和古代疾病。

永冻层是指在地表以下连续冻结两年或两年以上的土层,其中也包含少许的岩石和有机物。其厚度从1米到1000米不等,通常分布于阿拉斯加、格陵兰岛和西伯利亚等北极地区。

此前有报道指出,虽然北极温度仅仅提高了区区几度,但是会使极端天气频繁出现,冻土层中的病毒和致病细菌也会释放出来,给人类带来新的瘟疫,冻土层融化后,北极地区的建筑会因地基问题而变得危险等等。对此,弗洛泽教授指出,冻土层的融化会比冰山融化速度缓慢。

科学研究人员表示,永久冻土是地面,至少都保持冷冻两年的状态,它在未经冰冻的北半球大约15%的地表上起着重要的作用,在从生物到大气的碳转移中起着至关重要的作用,如果地球的温度持续上升,那么也意味着更多的冻土会被融化,这样从而会再次推荐温室气体的增加,那么地球也会升温,这就形成了一个恶性循环状态,只有冻土完全融化结束的时候,才可能会停止。

▲融化的永久冻土层正在改变阿拉斯加的地形。

当永冻层融化时,冻结在其中的有机物,如死去的植物、动物和微生物等,会暴露出来并逐渐腐烂,释放出二氧化碳或甲烷。目前的预测表明,如果气候继续以目前的速度变暖,到2299年,永冻层将随着全球变暖而消融,并释放出高达2000亿吨的碳。

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永久冻土层中富含有机质,所含的碳估计多达15000亿吨。“这相当于大气中碳的2倍、全世界所有森林储存碳量的3倍。”纳塔利指出。她解释道,30%至70%的永久冻土层可能会在2100年前融化,具体速度取决于它们面对气候变化的反应。“假如我们继续按当前速度燃烧化石燃料,这个数字就是70%;而如果我们能大幅减少化石燃料造成的温室气体排放,就会是30%……在融化的这30%至70%的永久冻土层中,有机物中的碳会被微生物分解、作为燃料或能量,然后以二氧化碳或甲烷的形式释放出来。”

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夏季气温升高,地表附近存在地冰,在异常快速和深度融化。解冻对地球具有气候影响,并对该地区产生直接的生态影响。气温升高导致的解冻同时可能会加剧全球气候变化,这也是上面所说的,其次永久的冻土融化还有个问题的出现,那就是地下微生物的活动情况,在冻住的时候,含有许多植物材料和有机物,不会被微生物分解,一旦融化,地下微生物也可能被释放出来,将有机物质转化为二氧化碳。

▲西伯利亚融化的永久冻土层释放出了炭疽。

不仅仅是2000亿吨

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在解冻的碳中,约有10%可能会以二氧化碳的形式释放,相当于1300-1500亿吨。这相当于按当前排放量计算、美国到2100年之前的年排放量总和。融化的永久冻土层相当于凭空产生了一个排放量居世界第二的国家,而且这个因素并未被目前的政府间气候变化委员会考虑在内。“有一个概念叫‘碳炸弹’,”纳塔利表示,“在地质学的时间尺度上,这些碳并不是缓慢释放出来的,而是大量被封存起来、并未被人类考虑在内的碳。”

发表于《Nature》上的研究指出,永冻层融化导致的碳排放量被严重低估。约20%的永冻层特别容易受到温度骤然升高的影响,并可能引发山体滑坡和侵蚀的多米诺骨牌效应,其强度足以摧毁大树,改道河流、湖泊。更糟糕的是,大多数地质结构不稳定的区域也是永久冻土层里含碳量最高的部分。

Farquharson研究团队猜测,大约600000平方公里的永久冻土,或全年永久冻土带的约5.5%,易受快速地表融化的影响,所以情况不太好。冻土的融化将不会变的那么罕见,而是常态化,所以说气候,地面下沉等都是连续性的出现,这就是温度上升带来的危机,不是我们表面看到的那样,如今地球还在继续的升温,未来的气候条件确实令人担忧。

2016年,位于挪威北极圈内永久冻土层地下的“末日种子库”遭到了融化雪水的破坏。

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2018至2019年的这个冬天,北半球的头条新闻被“极地涡旋”占了大半,因为北美洲的气温下降得异乎寻常。在美国印第安纳州南本德市,2019年1月的最低温竟达到了零下29摄氏度,几乎比1936年创下的最低温记录还低了一倍。但在遥远的北方,情况则完全相反。同样是在2019年1月,北极海冰平均面积只有1356万平方公里,比1981至2010年间的平均值少了近86万平方公里,仅比2018年1月创下的最低记录多了一点点而已。

除了永冻层缓慢融化释放出的2000亿吨碳,到2300年,全球变暖可能将导致一些低海拔湖泊、湿地及高地丘陵地区的永冻层释放出600亿吨到1000亿吨的碳。但由于研究的复杂性,这一估计比较粗略。

永久冻土维持生态系统的平衡,已经是地球上不可分割的一部分,所以冻土的消失也意味着全球其他区域的气候变化,如果都没了,那也证明地球已经是“高烧”状态了,不然在地球最北端也不会没有冻土的存在,保护地球已经不是第一次说了,希望大家多多遵守《巴黎协议》的条例,让地球降温,也许才会让我们地球的生态环境更加的好。

北极点在11月的温度应为零下25度。但在去年11月,北极点的温度竟创下了零上1.2摄氏度的记录。北极变暖的速度比世界其它地区快一倍。

该研究的作者Benjamin Abbot博士指出,最终的影响将取决于地面下冻结的冰量以及地面坡度。如果地下永冻层中含有大块的冰,融化时就会导致土壤、岩石内部产生裂隙,导致地表塌陷。同样,当地形较倾斜时,冻土表层会随着地下永久冻土的融化而产生滑坡。

“融化的冻土层正在大幅增加。”美国国家海洋和大气管理局北极研究项目经理、对北极环境的年度研究《北极报告卡》编辑艾米丽·奥斯本证实道。她指出,作为气温升高的直接结果,永久冻土层正在融化,“地形也因此变得支离破碎,变化发生得太快,且发生的方式令研究人员们始料未及。”

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2017年度《北极报告卡》的标题说得很不客气:“北极未显示出任何恢复为稳定冰冻区域的迹象。”由挪威斯瓦尔巴大学中心教授与副院长汉妮·克里斯蒂安森担任共同作者的一篇论文在地下20米深处对永久冻土层的温度展开研究(这个深度已经足够深了,不会受到短期气候变化的影响),结果发现自2000年以来、这里的温度已经上升了0.7摄氏度。克里斯蒂安森还担任国际永久冻土层协会的主席,她表示:“永久冻土层内部的温度上升的速度较快……接下来,原本永久冻结在内的东西就会被释放出来。”2016年,斯瓦尔巴秋季的气温始终维持在零度以上。“根据我们的记录,上一次出现这种情况,还是在1898年。”克里斯蒂安森指出,“接着又下了许多场雨,但这里一般只会下雪、而不是下雨……有些地方发生了泥石流……我们不得不疏散部分居民。”

为了更加详细了解全球变暖、永久冻土层与碳排放量间的联系,需要进一步扩展测量技术、开拓监测站点以收集更多有价值的数据来构建整体模型及改进研究报告。对此,其他未参与到此项研究的科学家指出,该研究很好的填补了该领域的研究空白,全球变暖正在改变北极的地表结构,对生活在该地区的人们造成了严重危害,并通过碳排放对全球施加恶性危害。

北美永久冻土层的变化也同样令人警惕。“在阿拉斯加的北极圈里,有些地方就像瑞士奶酪一样千疮百孔,那都是由地陷形成的地面和湖泊。”纳塔利介绍道。如今她的实地考察地点已经从西伯利亚转移到了阿拉斯加。“之前靠近地表的水如今变成了湖泊。”这些湖泊中有许多都冒着甲烷形成的气泡,因为水中的微生物们突然接触到了丰富的远古有机物,便会在饕餮的过程中释放出副产物甲烷。“我们经常从湖里直接走过去,因为这些湖都非常浅,在有些地方就像泡热水澡一样,水里的气泡实在太多了。”

永冻层融化造成严重影响

但从一度冰冻的地面之下释放出的不仅仅是甲烷和二氧化碳。2016年夏天,一群驯鹿放牧者得了一种神秘的怪病。谣言开始传播开来,称这是1941年出现过的“西伯利亚瘟疫”。最终,一名年轻男孩和2500头驯鹿因病去世后,这种疾病终于被确定了下来:炭疽。此次感染源是一头解冻后的驯鹿尸体,而它死于75年前的一次炭疽爆发。2018年度的《北极报告卡》推测道:“西班牙流感、天花或已经从地球上抹去的瘟疫可能仍冻结在永久冻土层之中。”2014年,由法国科学家开展的一项研究在永久冻土层中发现了一个有3万年历史的细菌,并在实验室中使其“起死回生”,隔了300个世纪后重新恢复了活力。

永久冻土层融化造成的后果甚至使研究人员也感到惊讶。位于美国阿拉斯加的一处观测站发现,一年前还被郁郁葱葱的树木覆盖的土地仿佛在一夜之间变成了湖泊,原本清澈的河流被扬起的沉积物弄得浑浊不堪,引发的山体滑坡更是摧毁了观测站的许多仪器设备。

仿佛是想让末日气氛更浓烈一些,2016年,位于挪威北极圈内永久冻土层地下的“末日种子库”遭到了融化雪水的破坏。此外,瑞典核废料管理机构也依赖永久冻土层提供保障。

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被永久冻土层长期封存的人类考古遗迹可能会重现天日,但很快就会付之东流。格陵兰岛有一处已经冰封保存了4000多年的爱斯基摩人遗迹,如今正面临被水冲走的风险。而据估计,像这样保存在永久冻土层中的遗迹还有18万座。这些遗迹中常存有柔软的组织和布料,保存得十分完好。但一旦暴露在外,就会迅速遭到破坏。“忧思科学家联盟”成员亚当·马克汉姆指出:“受到人类导致的快速气候变化影响,永久冻土层中保存的许多遗迹或古董可能在被人发现之前就彻底消失了。”

研究人员指出,截至目前已经有多处观测站受到冻土塌陷和洪水的破坏。北极的融化速度远超想象,有的仪器设备甚至在短短几天时间内就被洪水或地陷吞噬,研究人员甚至来不及进入现场抢救。不过,研究人员认为这些还不是最大的困难,更重要的是导致一些人失去了家园、基础设施、文化资源,以及获得维持生计的食物来源。

然而,许许多多由现代人类留下的碎片却不会轻易消失,它们叫做海洋微塑料。在洋流的作用下,大量塑料废弃物最终都会聚集到北极,随后被冻结在海冰或永久冻土层中。近期关于海洋微颗粒的一项研究显示,北极盆地中聚集的颗粒密度比世界上其它海底盆地都要高。格陵兰海域中的微颗粒密度从2004到2015年间翻了一倍。“科学家发现,这些微塑料在整个海洋中都在不断聚集,最终被‘倾倒’到北极地区。”奥斯本解释道,“我们此前并未意识到这个问题。如今科学家正在努力弄清这些微塑料的组成、哪些鱼类正以此为食、以及我们是否会通过食用这些鱼摄入塑料。”

研究人员指出,永久冻土层融化将使居住在北极地区的人口以及全世界沿海地区受到冲击,其中北极地区的沿海尤为严重。居住此地的人口将面临更多的风暴威胁及海冰融化造成的侵蚀和洪水。洪水和冻土融化的相互作用更大大加剧了地面塌陷。可以肯定的是,如果我们仍旧不对超额的温室气体采取任何措施,全球都将会受到永冻层融化的直接或间接影响。

由于冻土层融化,汞也进入了食物链。北极是全球汞含量最高的地区。据美国地质调查估计,北极的冰层和永久冻土层中共封存了1.65万吨汞,约等于其它地区土壤、海洋和大气中总含量的两倍。纳塔利解释道:“在富含有机物的地区,汞往往会与有机物结合……生物体无法将汞排出体外,因此汞会在食物网中不断累积。永久冻土层就像所谓的‘完美风暴’一样,其中所含的大量汞会被释放到湿地系统中,被生物体吸收,然后进入食物网。这对野生动物、人类、以及商业捕鱼业而言都是一个值得忧虑的问题。”

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必威平台,那么,北极冻土融化是否存在积极影响呢?是否会有更多的树和植被在北极扎根,从而固定更多的碳、并为动物提供新的牧场呢?奥斯本赞同“北极越来越绿了”的说法,但她补充道,对动物种群的研究显示,“较高的气温会增加病毒与疾病的传播,因此在全球变暖的影响下,患病的驯鹿越来越多……北极环境并不适合温暖的气候。”纳塔利还说,许多地区正在经历“苔原褐变”:更高的气温导致地表水蒸发到大气中,致使植物死亡。还有些地区由于地陷,会发生突如其来的洪水。“这不是对2100年或2050年的预言,这都是眼下正在发生的事情,”纳塔利指出,“人们说过:‘我们过去还会在那儿摘蓝莓呢。’而现在你朝那边看过去,看到的却是一片湿地。”

减缓碳排放刻不容缓

但纳塔利也不想表现得太绝望。据她表示,我们能做的还有很多。北极的命运尚未成为定局:“国际社会采取的行动将对释放出的碳量和永久冻土层的融化程度产生实质性的影响。我们必须让尽可能多的冻土层保持冰冻状态,而且我们的确已经获得了一定的控制能力。”我们的碳排放切不可维持现状不变,因为北极的存亡取决于此,而我们的存亡取决于北极。

尽管因永久冻土层融化造成的碳排放存在时间和规模上的高度不确定性,但毫无疑问,如果继续以目前的速度消耗化石燃料,将促进永冻层释放出更多的碳,对人类的经济、社会和文化发展造成严重影响。减少碳排放,力争将全球平均温度上升幅度控制在1.5℃,使大量碳固定在数百万平方公里的永久冻土里,使我们目前唯一的希望。

必威平台 14作者/朱张航宇" style="width:60%;margin:1rem auto">

{"type":1,"value":"图片来源:Nature、USGS、Yuri Kozyrev、NOOR、eyevine

参考文献:Turetsky, Merritt R., Benjamin W. Abbott, Miriam C. Jones, Katey Walter Anthony, David Olefeldt, Edward AG Schuur, Charles Koven et al. Permafrost collapse is accelerating carbon release. : 32.

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