关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业: 订阅。 通过购买订阅,您将帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
摘自《未来的北极:来自世界边缘的田野笔记》,作者:爱德华·斯特鲁齐克。版权所有 © 2015,岛屿出版社。
2000年夏天,加拿大国家公园管理员安格斯·辛普森和他的同事们在育空地区北部海岸靠近阿拉斯加边境的地方扎营,对沿海地区的考古遗址进行调查。当时的海面风平浪静。但他们可以在博福特海上墨蓝色的天空中看到风暴逼近的迹象。那天晚上他们入睡后大约一个小时左右,第一阵大风吹来,彻底压扁了他们的帐篷,迫使他们躲进船舱的狭小空间。
这仅仅是一场夏季风暴的开始,阿拉斯加西部北极地区、育空地区和西北地区的一些人记得这场风暴是他们在2012年席卷该地区的大气旋之前见过的最严重的风暴。在2000年这场狂风最猛烈的时候,数十名因纽维亚特人露营在北极海岸低洼地带,不得不乘坐直升机撤离。公园管理员暴露在同一片低洼苔原上,被迫在12英尺高的海浪中进行了一次惊险的航行,才到达赫歇尔岛上的一个护林员站的安全地带,该站距离几英里远。
如果不是来自一位美国漂流者的紧急卫星电话求救,辛普森和他的同事们本可以很高兴地留在赫歇尔岛,这位漂流者独自一人在费斯河口遇险,费斯河从阿拉斯加流入育空地区。他露营的整个沙洲正迅速被高浪和风暴驱动的海水淹没。辛普森和他的同事们不顾一切,当晚驾驶他们的船驶入汹涌的大海去营救他。
我清楚地记得那场风暴,因为当时我正处在这个天气系统的北部边缘,帮助生物学家在北极岛屿的悬崖边寻找游隼和毛脚鵟的巢穴。当风暴袭击我们时,我们正在一片沙质苔原上扎营。这场风暴虽然短暂,但伴随着震耳欲聋的雷声和耀眼的闪电。不习惯这种猛烈雷暴的数十头麝牛在附近的一个山谷里吃草,它们不知威胁来自何方,朝一个方向又朝另一个方向狂奔。
狂风卷起了大量的沙子,能见度降至几英尺。我们看起来更像是沙漠风暴中的战士,而不是苔原上的观鸟者,我们第一晚所能做的就是防止我们的小帐篷营地被吹走。令人惊讶的是,我们在随后的几天里发现的鸟巢没有一个被毁坏。
2000年的风暴于8月10日在阿拉斯加海岸附近开始。持续风速为每小时56英里,间歇性地出现阵风,达到每小时65英里甚至更高。它来得如此突然,以至于阿拉斯加巴罗镇的应急管理小组没有时间在风暴来临之前建造防护堤。
在巴罗,大风掀翻了一艘挖泥驳船,掀掉了40栋建筑物的屋顶,冲毁了一条船坡道,造成了770万美元的损失,如果该地区人口稠密,损失将会更大。
当风暴席卷育空地区和西北地区的沿海地区后,它完全淹没了赫歇尔岛上的历史悠久的捕鲸定居点,将沿海地区的几个考古遗址卷入大海,并使西北地区的因纽特人社区图克托亚图克由于海岸侵蚀,向海洋方向移动了十米。加拿大女王代表对因纽特人社区萨克斯港的国事访问不得不取消。总督不得不临时在一个位于维多利亚岛上的小型因纽特人社区霍尔曼过夜。
像这样造成巨大破坏的严重夏季风暴在北极西部地区相对罕见,因为那里高压和海冰持续到夏季。由于如此多的热量被反射回大气层,过去没有足够的开阔水域来产生生长气旋所需的水汽。
随着北冰洋在季节性无冰,这种情况有望改变。在为虎鲸和太平洋鲑鱼进入北极开辟新通道的“新常态”中,气温上升和海冰消失也在助长过去通常在秋季晚些时候才会发生的风暴。
由于几乎没有海冰来缓冲海岸线,风暴驱动的潮汐正在向内陆延伸数英里,淹没社区,摧毁湿地,并加速多年冻土的融化,而多年冻土已经侵蚀了河岸和海岸线。
气候学家史蒂文·瓦尔弗斯并不相信北极风暴肆虐的时代已经到来。但在他及其威斯康星大学麦迪逊分校气候研究中心同事于2013年发表的一项最新研究中,他们使用历史气候模型模拟来证明,自19世纪以来,北极地区的平均海平面气压一直在下降。“北极平均海平面气压和极端气旋的模拟趋势是模棱两可的,”瓦尔弗斯说。“两者都表明某些地区的风暴强度正在增加,但迄今为止变化的幅度与未来的预测相比是微不足道的。”
如果最近的过去告诉我们任何关于未来风暴日益增多的信息,那就是地狱伴随着洪水而来。1970年一场相对温和的风暴将潮水送入内陆数英里,导致两名在加拿大麦肯齐河上维护导航塔的人丧生。1944年夏天的另一场风暴从麦肯齐河三角洲河口的图克托亚图克海岸线撕下了一大块。当天在那里目睹这一切的两个人惊奇地看着隔壁的运输办公室移动了一次,又移动了两次,然后海水涌动,将建筑物“平稳地”送到码头,然后越过码头到达岛屿。
其中一人预计,在仓库撞击岛屿并破碎成一百块之前,漂浮建筑物上的烟囱会发出“欢快的哨声”。
“你无法想象当时的景象,”哈德逊湾公司的一名雇员写道。“柴油桶、汽油桶、煤油桶,装满的和空的,碰撞着漂走,狗、木板路、码头和木材,都走了,水涌入商店和仓库以及房屋,我们两个人试图同时做一百件事,变得绝望。仓库、商店和住宅里的水深达12英寸。我们在房子周围系了一英寸的绳子,房子和商店之间的水几乎齐腰深。”
现在和过去的区别在于,海平面上升、海岸线下沉和海冰消退有可能将风暴驱动的潮汐输送到比以往更远的内陆,将盐水送到可能造成灾难性破坏的地方。影响范围从杀死苔原植物和淡水生态系统,到加速侵蚀,侵蚀正在冲走土著社区脚下的土地。了解这些风暴可能变得有多糟糕是理解未来北极地区人类和野生生物生存的一个重要要素的关键。
当风吹过一大片浅水区时,就会发生潮汐。这些风的力量卷走了水柱顶部的质量,并将其拖向岸边。当这些潮汐发生在北美洲西部北极地区和俄罗斯北极地区等低洼沿海地区的浅水区涨潮时,可能会变得特别糟糕。
在这些情况下,被拖向海岸线的水在到达海岸之前无法下降到更深处。由于无处可去,它被迫涌上陆地,形成洪水或巨浪。这就是2012年飓风桑迪袭击美国东北海岸时发生的事情。造成估计500亿美元损失的与其说是风,不如说是12英尺高的潮水,它席卷内陆,淹没了地铁线路、机场跑道和超过65万户房屋。
在西部北极地区最低洼的部分地区,这些地区的海拔不超过海平面六英尺,这种水可以比桑迪的潮汐传播得更远。2005年、2006年和2011年袭击阿拉斯加育空-库斯科奎姆三角洲的三场风暴导致洪水向内陆延伸了30.3公里、27.4公里和32.3公里。1999年袭击麦肯齐三角洲20公里的另一场风暴导致超过13000公顷的植被死亡
1999年那次潮汐造成的破坏与过去一千年来北极海岸这一带所见的任何情况都不同。科学家发现,超过一半的桤木在潮汐过后一年内枯死。其余37%在接下来的五年里在盐碱土壤中萎缩。一种喜盐藻类——Navicula salinarum——在一个内陆湖泊中急剧增加,表明受洪水影响的淡水环境已经进入了一个新的、生产力大大降低的生态系统轨迹。
“大部分地区仍然是死区,”科学家史蒂夫·科克尔吉说。“盐水入侵从根本上改变了湖泊和土壤的化学成分。取而代之的少量东西与曾经存在的东西完全不同。我们没有机会评估对野生动物的影响,但当地的因纽维亚特猎人告诉我们,驼鹿和大雁都不再像过去那样频繁地使用这些地区。”
冲入麦肯齐河和育空-库斯科奎姆三角洲的潮汐现在可能被认为是异乎寻常的,特别是就其延伸长度而言,但随着海平面上升、风暴增强以及北极西部地区实际上继续下沉,这种风暴势必会变得更加普遍。与西部哈德逊湾不同,西部哈德逊湾正在从数万年来压缩地貌的冰川的沉重压力中恢复,加拿大西部北极地区、阿拉斯加和俄罗斯北极地区冰川覆盖较少的地区正在下沉,而此时海平面正在上升。
过去,持续到夏季的海冰保护了这些低洼的北极海岸线免受这些潮汐的全面冲击。例如,离岸浮冰缩短了水柱顶部质量积聚动量所必需的水域长度。靠近海岸的地方,陆缘冰和斯图穆希冰脊经常减弱巨浪的力量。
海冰的存在可能是1970年那次潮汐没有造成更大破坏的原因之一。重建导致这场风暴事件的科学家指出,覆盖距海岸20公里以外的海洋十分之一到一半以上的浮冰可能解释了观察到的相对较小的九英尺高的海浪。
所有这些相对温暖的盐水涌入岸边的影响因以下事实而加剧:西部北极海岸线沿线50%到70%的土壤由冰冻水组成——科罗拉多大学博尔德分校的地貌学家罗伯特·安德森将其描述为“肮脏的冰山”。一旦它与温暖的水接触,它就会瓦解并滑入大海。
安德森和其他研究人员认为,随着北冰洋变得越来越无冰,风暴潮将影响北极盆地更大面积的海岸线,包括俄罗斯绵延数千英里的广阔北极海岸线。
德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所的科学家弗兰克·冈瑟与德国和俄罗斯的同事合作,一直在调查东西伯利亚海岸崩塌的原因。2013年,他和他的同事报告说,夏季气温急剧上升加剧了这种崩塌。例如,在1951年至2012年期间,该地区的气温平均超过冰点110天。在2010年和2011年,他们这样做了127次。在2012年,北极有记录以来最温暖的一年,这种情况发生了134次。
在过去的二十年里,无冰天数的平均值为每年80天。2012年,有96个无冰日,这显著加速了已经发生的侵蚀。
冈瑟预测,在本世纪的某个时候,位于西伯利亚港口城市季克西以东的穆斯塔赫岛将分裂成几个部分,然后完全消失。
即使是现在,每年每英里被侵蚀的海岸线也会有数十万吨的植物-动物和微生物碳被冲入大海。这些物质以前被密封在多年冻土中。冈瑟和他的同事预测,这种加速的侵蚀将对北冰洋的化学成分产生影响。一旦进入水中,碳可能会变成二氧化碳,从而导致海洋酸化。
在加拿大北极地区和阿拉斯加,情况也大致相同。美国地质调查局的本杰明·琼斯最近发现,他在阿拉斯加监测的一段海岸线在1955年至1979年期间平均每年后退6.8米。在接下来的23年里,这个速度增加了28%。他正在研究的阿拉斯加低洼海岸线在2002年至2007年期间每年流失13.6米的土地,在2008年至2009年期间每年流失25米。
快速的多年冻土融化正在加剧这种情况的影响,多年冻土融化发生在育空河和麦肯齐河等北极大河的上游。史蒂夫·科克尔吉和他的同事记录了皮尔河河岸的巨大崩塌,皮尔河从育空地区流入西北地区,再流入麦肯齐河。这些海岸线的崩塌改变了河流和海岸线土壤的化学成分,这种改变可能对鱼类是致命的,并且有利于正在向北迁移并侵占一些苔原生态系统的入侵植物物种。
所有这些都对因纽特人社区以及北极生态系统产生影响。几年前的2006年,当我陪同已故加拿大海岸地质学家史蒂夫·所罗门在野外工作时,他带来了一个计算机模型,该模型模拟了如果像2000年发生的那样强大的风暴在2050年袭击图克托亚图克镇将会发生什么情况,届时海平面将会更高。未来的风暴不仅会淹没社区的许多地区,而且如果需要疏散,几乎会切断所有通往机场的通道。它还会使社区的淡水供应处于危险之中。
阿拉斯加的前景更加严峻,因为有更多的社区面临风险。例如,美国陆军工程兵团估计,阿拉斯加至少有60个沿海和河流村庄面临侵蚀问题,这将花费数千亿美元的工程成本来缓解。其中最著名的是希什马雷夫,这是一个拥有625名因纽皮亚特人的土著社区,他们已经成为一些记者所描述的“气候变化难民”,尽管他们尚未被迫搬迁。
这个岛屿经常被描绘成处于海平面上升和海岸侵蚀“前线”的社区,每年流失1.5至3米的海岸线,在强风暴席卷的年份,海岸线流失多达30米。
多年来,人们曾多次尝试加固该镇。2004年,印第安事务局(BIA)在土著商店附近的海岸线沿线安装了200英尺的防护设施。次年,工程兵团安装了230英尺的防护设施,与BIA项目相连,向东延伸以保护希什马雷夫学校。同年,希什马雷夫社区安装了约250英尺的防护设施,从工程兵团项目向东延伸。
拯救该社区的最新计划估计耗资2500万美元。然而,这项投资不会提供长期回报。根据陆军工程兵团的说法,希什马雷夫“可用土地的完全失效”可能在不到十年的时间内发生;最好的情况是,该社区在其目前的位置还剩下25年的时间。
除了遏制温室气体排放外,沿海和河流社区面临的侵蚀问题没有太多解决方案。政府要么花费大量资金用于工程解决方案,要么可以将社区迁往更高、更安全的地点。在希什马雷夫的案例中,搬迁将花费估计1.83亿美元。
从长远来看,搬迁可能既实际又具有成本效益,但对于许多土著人民来说,这是一个敏感问题,特别是对于那些来自过去被迫流亡的家庭的人们来说。正如因纽特人迁往加拿大北极地区的埃尔斯米尔岛和康沃利斯岛所表明的那样,这些搬迁要么结局糟糕,要么留下持久的影响。
北极人民搬迁的做法始于上世纪之交,当时捕鲸者和皮毛商人利用酒精、茶、烟草和小饰品引诱爱斯基摩人、因纽特人、涅涅茨人和楚科奇人前往更易于管理的贸易中心。
当时这些土著人民可能愿意搬迁,但他们遭受了后果。最初,是疾病和酗酒摧残了他们的人数。然后,当捕鲸者和皮毛商人离开,留下各个北极地区野生动物数量大大减少时,许多社区不得不被遗弃。
在随后的几十年里,土著北方居民的搬迁变得更加系统化和严厉。在俄罗斯北极地区,捕鲸和海象狩猎村庄被连根拔起,为矿山和军事基地让路,并为国营驯鹿农场、渔业集体农庄、矿山和运输项目提供廉价劳动力。家庭总是被拆散,孩子们被送到寄宿学校,通常违背父母的意愿。他们中的许多人再也没有回来。
加拿大和俄罗斯人并不是唯一强行搬迁土著北方居民的人。在格陵兰,丹麦政府在20世纪50年代出于各种原因搬迁了几个因纽特人社区。例如,整个图勒村庄在1953年向北迁移了60英里,为美国军事基地腾出空间。
这种公共政策决策模式持续了几十年。每当主权、安全和经济优先事项发挥作用时,环境完整性和北极地区土著人民的文化利益总是受到损害。
未能充分告知和与土著北方居民合作是20世纪60年代阿克拉维克人在麦肯齐三角洲搬迁到一个新的现代北极城镇(伊努维克)的计划部分失败的原因之一。严重的侵蚀、洪水和污水问题使搬迁到一个全新的城镇在当时的联邦政府官员看来是一个好主意。然而,阿克拉维克的居民只是在当地电台听到关于该提案的消息,而那时已经成了既成事实。许多人信守“永不言败”的座右铭,在搬迁的时候拒绝离开。从那时起,阿克拉维克人民遭受了更多毁灭性的洪水。但仍然没有人想离开。
然而,他们并非对气候变化带来的威胁和挑战视而不见。几年前,该社区启动了一个项目,旨在了解老年人和猎人亲眼目睹的气候变化对陆地和水域的影响。那些做出回应的人指出,春季融化发生得更早,秋季结冰晚得多。他们报告说在三角洲地区看到了很多驼鹿,但驯鹿较少。他们认为,驯鹿很难找到食物。大多数人都认为天气更难以预测。
像这样的地方性举措在让土著北方居民信任科学家和决策者方面取得了长足的进步。在育空地区北部的一个小镇奥尔德克罗,文图特人很久以前就认识到气候变化威胁着他们的生存。驯鹿数量正在下降,一些鸟类正在减少或消失,奥尔德克罗平原的2500个湖泊中的许多正在干涸或改变化学成分。为了找到他们所看到的许多变化的答案,社区领导人向水文学家、多年冻土和野生动物科学家敞开了大门,与他们合作寻找答案。
然而,其中许多答案来得不够快,部分原因是与挪威甚至德国等国家相比,北美用于北极研究的政府资金相对短缺。在加拿大北极地区,观测系统越来越少,而且越来越自动化。这意味着实际上在地面上进行观测的人员越来越少。这也意味着,虽然正在从极少数站点收集数据,但不一定对其进行分析。
诸如北极社区基础研究所在内的组织仍在开展重要的工作,该研究所的部分重点是气候变化对居住在育空地区、西北地区和努纳武特地区的土著人民的影响。但在大多数情况下,加拿大政府选择将重点放在经济发展上,而不是放在气候变化对社区和生态系统构成的长期威胁上。
例如,尽管图克托亚图克村庄正在滑入大海,但仍有超过3亿美元用于修建一条全天候公路,将该社区与南方连接起来。根据政府自身的一项说法,该社区的经济效益将是微薄的——交通运输节省150万美元,预计每年旅游收入270万美元。
如果沿着麦肯齐河谷修建天然气管道,能源生产商将在45年内节省3.85亿美元的运输成本,这将是最大的投资回报。
公路和管道都具有超越道路用地的环境影响。如果修建价值160亿美元的天然气管道,管道的支持者帝国石油公司和加拿大壳牌公司计划开发肯德尔岛候鸟保护区的塔格鲁和尼格林加克气田,该保护区是麦肯齐三角洲100多种候鸟中许多鸟类的栖息地。
该保护区海拔不超过海平面五英尺,已经容易受到海平面下降、北极风暴潮和过去切割的地震线的持久影响。即使是工业界也承认,从保护区开采天然气(资源公司被允许在加拿大鸟类和野生动物保护区这样做)将使其更加脆弱,因为天然气抽出后土地会下沉。一项研究表明,无论海平面上升和北极风暴增强时会发生什么,多达1200公顷的鸟类栖息地将会消失。
用于修建通往图克托亚图克的碎石路的3亿美元资金,本可以为资助研究以解答北极西部地区随着海平面上升、风暴增强和多年冻土融化而出现的许多所谓问题提供充足的资金。但是,加拿大政府并没有投资于未来,而是继续削减北极科学预算。2012年,它停止了对加拿大气候与大气科学基金会的资助,该基金会在过去十年中发放了超过1亿美元的研究经费。尽管承诺建设一个新的北极研究站,但它已取消了一个帮助维持十几个现有北极科学研究站运转的计划的资金。
批评人士认为,保守党政府总理斯蒂芬·哈珀对环境法规、监督和科学研究进行了前所未有的攻击,这些资金不太可能恢复。哈珀于2006年上台执政,他曾毫不掩饰地将《京都气候议定书》描述为“本质上是一个从财富生产国吸取资金的社会主义计划”。哈珀一直在稳步削弱环境执法、监测和研究,同时支持有争议的焦油砂开发、支持主要管道建设并增加能源行业补贴。
无一例外,我试图与加拿大政府科学家谈论北极地区气候变化问题,但他们无法分享他们的研究,因为他们不被允许与媒体交谈。那些愿意交谈的人是从家庭电话号码交谈的,条件是不要引用他们的话。尽管这已经很糟糕了,但当加拿大政府在蒙特利尔的国际极地年会议上派出工作人员,以确保加拿大环境部的科学家在没有政府代表在场监督他们所说的话的情况下不与媒体交谈时,情况变得更糟。
加拿大可以向美国学习,美国北太平洋研究委员会和国家科学基金会在2007年至2012年期间投资了5200万美元,以支持100多名科学家研究白令海的各种问题。科学家们研究了从大气强迫和物理海洋学到不断变化的生态系统对人类和经济的影响等一切问题。
最近,鱼类和野生动物管理局、地质调查局、国家海洋和大气管理局(NOAA)和大学科学家发起了一些倡议,以更好地了解北极天气和气候变化对社区、候鸟栖息地以及美国中纬度地区的影响,近年来,美国中纬度地区极端天气变得普遍。
例如,2014年,NOAA启动了一项五年计划,以改善阿拉斯加海洋和沿海资源的管理和管理,提供更好的海冰和天气预报,并与北极理事会等国际组织合作。
USGC启动了几项旨在确定以下因素的倡议:十年海岸侵蚀率;风暴潮的频率和强度;盐水入侵对多年冻土和淡水湿地的影响,以及这些环境影响对鸟类和野生动物的可能影响。
例如,美国地质调查局的野生动物生物学家克雷格·伊利一直在育空-库斯科奎姆三角洲进行鸟类研究,他试图确定三角洲地区哪些物种可能成为气候变化情景中的赢家和输家。他说,如果输家变成受威胁或濒危物种,那么可以采取措施限制生存和体育狩猎,或找到保护最关键栖息地的方法。
在某些方面,阿拉斯加的三个景观保护合作组织正在开展的工作正在为未来铺平道路。在每个案例中,当地社区都与科学家合作开发和应用生态系统模型,这些模型能够预测随着气候变暖,景观可能发生怎样的变化。美国地质调查局/阿拉斯加大学气候科学中心的科学家大卫·麦奎尔正在研究从海岸侵蚀和冰川退缩到苔原和森林火灾等一切问题,以及它们可能如何影响水文、物种迁徙、树线推进和植被变化。
理论上,这些生态系统模型将帮助土地和资源管理者、自给自足的猎人和沿海社区在修建道路、房屋、管道、矿山和机场跑道或扑灭火灾以及为鱼类野生动物物种设定捕捞和捕获限额时做出明智的决定。
从大局和利害关系来看,这不是一项巨大的投资。加拿大花费了3亿美元修建一条通往图克托亚图克的公路。西北部北方景观保护合作组织、美国地质调查局、阿拉斯加气候科学中心和西部阿拉斯加景观保护合作组织花费了不到300万美元,用于创建和运营阿拉斯加综合生态系统模型,从2010年(该模型进入试点项目阶段的那一年)到2015年。该项目将获得额外资金,使其延续到2016年8月结束。
当然,采取行动的时间不多了。北极地区迅速展开的事件很快将使决策者无力对海平面上升、海岸侵蚀和风暴日益增强并向内陆延伸做出任何有意义的应对。北极地区不仅升温速度快于气候建模者之前的预测,而且还为石油和天然气开发以及商业航运打开了大门,这将使情况进一步复杂化。
问题在于,政府本质上是规避风险的,除非在促进北极地区的石油和天然气开发方面。通往图克托亚图克的公路可能会随着其下方的多年冻土在未来几年融化而坍塌,但管道很可能在那时已经建成。相比之下,伴随风暴潮而来的海水入侵将摧毁社区和湿地,其中有数百万个鸟巢。从经济和环境的角度来看,现在投入少量资金以避免或应对未来代价更高的危机更有意义。