永冻土融化是一颗滴答作响的碳定时炸弹

放大字体  缩小字体 2024-12-03 08:34  浏览次数:22

Keith Larson, head of the Abisko Scientific Research Station, walks past a pond formed by melting permafrost near the village of Abisko, in Norrbotten County, Sweden. | AFP-JIJI

瑞典诺波顿县阿比斯科村附近,阿比斯科科学研究站站长基思·拉尔森(Keith Larson)走过一个由冻土融化形成的池塘。| AFP-JIJI

斯托达伦沼泽被白雪覆盖的山脉所庇护,是一个平坦的沼泽高原,布满了泥泞的水坑。新鲜空气中飘来一股臭鸡蛋的味道。

在瑞典最北部的北极地区,在小镇阿比斯科以东约10公里处,全球变暖的速度是世界其他地区的三倍。

在泥炭地上,草丛和灌木点缀着蓝色和橙色的浆果和小白花,隐约可见一个类似月球探测器的豆荚,暗示着这个遥远地点的科学意义。

研究人员正在研究被称为永久冻土层的冻土,这些冻土现在正在变形。

当Keith Larson在实验间穿行时,木板路故意在泥炭上形成了一个网格,随着小气泡的出现,木板路沉入了泥炭下面的水坑和池塘。

它发出的独特气味来自硫化氢,有时也被称为沼泽气体。但科学家担心的是另一种气体也随之上升:甲烷。

长期锁在永冻层中的碳储藏库现在正在渗漏。

在二氧化碳和甲烷之间,永冻层含有约1.7亿吨有机碳,几乎是大气中现有碳量的两倍。

甲烷在大气中的停留时间仅为12年,而二氧化碳的停留时间为数百年,但在100年的时间里,它作为温室气体的效力大约是二氧化碳的25倍。

科学家警告说,永冻土融化是一颗碳“定时炸弹”。

恶性循环

在20世纪70年代,“当研究人员首次出现并调查这些栖息地时,这些池塘还不存在,”Larson说,他是位于阿比斯科科学研究站的于默奥大学气候影响研究中心的项目协调员。

拉森补充说:“硫化氢的气味与正在释放的甲烷有关,他们不会闻到我们今天闻到的那种味道。”拉森通过将一根金属棒插入地下来测量所谓的活土层的深度。

永冻层——定义为至少连续两年全年保持冰冻状态的土壤——大约位于北半球四分之一的土地之下。

在阿比斯科,沼泽下面的永久冻土可达数十米厚,可以追溯到几千年前。在西伯利亚的部分地区,它可以下潜超过一公里,有几十万年的历史。

随着北极周围平均气温的上升,永久冻土已经开始融化。

在这个过程中,土壤中的细菌开始分解储存在其中的生物量。这一过程释放出温室气体二氧化碳和甲烷,进一步加速气候变化的恶性循环。

在几分钟车程之外的小得多的Storflaket沼泽,研究人员玛格丽特·约翰逊(Margareta Johansson)自2008年以来一直通过测量活土层(夏季融化的土壤部分)来跟踪冻土融化。

隆德大学自然地理和生态系统科学系的约翰逊说:“在这个活动层中,我们从1978年开始测量,我们发现它每十年就会变厚7到13厘米。”

她补充说:“这个冷冻器将植物冷冻了数千年,它储存了碳,随着活土层变厚,这些碳可以被释放出来。”

在一个临界点?

联合国海洋和冰冻圈专家表示,如果不减少二氧化碳排放,到2100年,永冻层可能会大幅融化联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)已经发出警告。

北极监测和评估项目(Arctic Monitoring and Assessment Program)今年5月表示,从1971年到2019年,北极的年平均气温上升了3.1摄氏度,而整个地球的年平均气温上升了1摄氏度。

那么永冻土会达到临界点吗?这是一个温度阈值,超过这个阈值,生态系统可能会进入一个新的状态,并有扰乱全球系统的风险。

An aerial view shows the pond at the Storflaket mire, wher<em></em>e permafrost is studied by researchers looking into the impact of climate change. | AFP-JIJI

鸟瞰图显示了Storflaket沼泽的池塘,在那里 研究人员正在研究气候变化的影响。| AFP-JIJI

例如,人们担心亚马逊热带森林可能会变成稀树草原,格陵兰岛和南极洲西部的冰盖可能会完全融化。

斯德哥尔摩大学专门研究永冻层碳循环的Gustaf Hugelius说:“如果所有冻结的碳都被释放出来,大气中碳的浓度几乎会增加两倍。”

“但这永远不会发生,”他迅速补充道。他说,永久冻土层的融化不会一下子全部发生,也不会一下子把所有的碳都释放出来。

相反,它会在几十年,甚至几百年的时间里渗出来。

永冻土的一个大问题是,即使人类的排放量减少了,融化和随之而来的碳排放仍将继续。

“我们刚刚开始激活一个系统,这个系统将会反应很长一段时间,”Hugelius说。

地面裂缝

阿比斯科是一个湖边小镇,有着传统的红砖和木制建筑,是观赏北极光的热门景点。如果你知道往哪里看,就会发现永冻层融化的迹象。

在这个风景如画的小镇周围,地面上的泪水已经裂开,土壤在下沉。由于地面开始移动,一排排的电线杆开始倾斜。

在阿拉斯加,几乎85%的土地下都有永久冻土,冻土融化导致道路弯曲。

在西伯利亚的城市里,随着地面的移动,建筑物开始开裂。雅库茨克是世界上最大的建立在永久冻土层上的城市,一些建筑已经不得不被拆除。

俄罗斯环境部在2019年的一份报告中表示,永久冻土的恶化影响到水、污水和石油管道,以及埋在地下的化学、生物和放射性物质。

去年,在西伯利亚城市诺里尔斯克附近,一个燃料箱的支架突然沉入地下,导致燃料箱破裂,2.1万吨柴油泄漏到附近的河流中。

诺里尔斯克镍业公司将其归咎于冻土融化,这削弱了该工厂的基础。

政府间气候变化专门委员会(IPCC) 6月发布的一份报告草案显示,到本世纪中叶,整个北极地区的永冻层融化可能会影响到约三分之二的基础设施。该报告预计将于明年2月由联合国发布。

超过1200个定居点,36000栋建筑和400万人将受到影响。

它还会导致其他景观的巨大变化,比如积水形成新的池塘或湖泊,或者开辟一条新的排水通道,使该地区完全干涸。

威胁巴黎的目标

科学家警告说,从永久冻土中逸出的温室气体将威胁到来之不易的巴黎气候目标。

签署2015年条约的国家承诺,将全球气温升幅控制在远低于工业化前水平的2摄氏度以内——如果可能的话,将控制在1.5摄氏度以内。

IPCC最近得出结论,人类要想有三分之二的机会保持在1.5摄氏度的上限以内,就不能排放超过4000亿吨的二氧化碳。

按照目前的排放速度,我们的“碳预算”将在十年内耗尽。

但是,今年发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of America)上的一项研究警告称,碳预算“没有完全考虑到”北极自然来源的温室气体快速排放这一不确定因素。

Hugelius说,目前许多气候模型没有考虑到永久冻土,因为很难预测永久冻土融化的净影响。

他补充说,某些地区的排放被“北极绿化”所抵消,因为某些植物在较温暖的温度下茁壮成长。

然而,政府间气候变化专门委员会8月份的最新报告确实提出了永久冻土融化的问题,并指出“进一步变暖将加剧永久冻土融化,”他说。

拉森强调,现在采取的行动仍然会对解冻的速度产生很大的影响。

他说,即使“我们实际上无法控制永久冻土的解冻速度”,但这并不意味着“我们不应该关闭化石燃料,改变我们在这个星球上的生活方式”。

他悲伤地补充道,北极气温变暖导致的一些变化已经不可逆转。

传统溜走

“在这里,我们放牧驯鹿的历史至少有1000年了,”土著萨米人托马斯·库穆宁(Tomas Kuhmunen)说。

戴着一顶传统的蓝、红、黄相间的尖顶毛球帽,他站在卢奥萨瓦拉山顶,俯瞰着瑞典最北部的城镇基里纳。基里纳是瑞典最北部的一个铁矿城镇。

34岁的Kuhmunen在萨米议会工作,同时也是一名驯鹿牧人。他的家族记录一直延续到17世纪。

与他祖先的时代不同,现代迫使放牧的驯鹿在公路、铁路、风力发电厂和矿井中穿行。

如今,它们还必须适应气候变暖。

传统上,驯鹿在一年中有一段时间可以自由地漫步,秋天寒冷的天气会很快把地面冻结起来,在冬季的降雪中,地面会一直冻结。

“这为驯鹿挖掘地衣创造了良好的土壤,”Kuhmunen说,并解释说驯鹿可以在一米厚的积雪中闻到地衣的味道。

但不断变化的天气模式影响了食物的供应。

不合时宜的高温导致冰雪融化,当寒冷再次来临时再次冻结,形成更厚的冰层,阻止驯鹿挖穿雪。

动物们努力寻找足够的食物,迫使Kuhmunen将兽群分散到更大的区域去寻找食物。

这意味着他必须使用雪地摩托而不是滑雪板,再走几十公里才能盯着它们。

“在许多情况下,在森林里,我们吃的是我们祖先‘C计划’式的牧场,”这位留着胡子的牧民说。

根据瑞典萨米人议会的统计,大约有2500人依靠驯鹿为生。

牧民面临的变化是联合国关注的问题IPCC气候科学顾问小组的报告。

Researcher Ninis Rosqvist at the peak of the southern summit of Kebnekaise in northern Sweden | AFP-JIJI

研究人员Ninis Rosqvist在瑞典北部Kebnekaise南部山峰上

在西伯利亚,“游牧驯鹿放牧和冰冻圈捕鱼的生计容易受到永久冻土融化的影响,这改变了北部的景观和湖泊,以及雨雪事件……”该组织的报告草稿说。

“这些人通过改变游牧路线、牧场使用和季节性土地使用的关键决定,正在地方性地适应。”

必要时,Kuhmunen会在食槽里放点食物给驯鹿吃。

“这是一种让驯鹿生存的方式,但并不可取”,而且“在经济上是不可持续的”,他坚持说。

瑞典北部于默奥大学的研究人员称,这反映了瑞典、挪威和芬兰的一种趋势。

但是牧民们并不认为这是一个“长期的解决方案”:直接喂养驯鹿对它们的健康和行为都是有害的——驯鹿变得“太温顺”,威胁到传统的生活方式,他们去年指出。

萎缩

在70公里外引人注目的Kebnekaise山脉的南山顶,年复一年,尼尼丝·罗斯奎斯特亲眼目睹了气候变暖的影响。

这位61岁的冰川研究人员像山羊一样敏捷,他熟练地爬上万里无云的蓝天,在刚刚落下的雪中放置天线,测量海拔。

在她得到答案之前,她知道这座位于北极圈以北150公里的冰川比她上次去的时候要小。

自20世纪70年代以来,山顶冰川已经缩小了20多米。

GPS显示她在2094.8米高处。

直到两年前,它还是瑞典的最高峰。

斯德哥尔摩大学地理学教授罗斯奎斯特说:“在过去的30年里,冰川融化的速度比以前更快,而在过去的10年里,融化的速度更快。”他还补充说,夏季特别温暖,热浪不断出现。

“我们可以看到它的影响,因为它就像:‘哇(冰川),它们很薄,它们融化了这么多。’”

罗斯奎斯特认为,瑞典的大多数冰川都可能难逃厄运。在这里,损失不会有太大的影响,因为雨水和融雪已经有足够的淡水了。

但这是向世界发出的一个强烈信号。

在南美洲和喜马拉雅山脉周围,人们依赖每年冰川融水作为饮用水和灌溉用水。

在格陵兰岛,冰原所含的水量足以使全球海平面上升7米。

对许多研究人员来说,从北极得到的一个重要教训是,其中一些系统不受人类控制。

但是,拉森说,通过减少人为排放来改变我们在这个星球上的生活方式,“将是适应气候过程的开始,而气候将在很长一段时间内变暖。”

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