并非永久冻土:北极土壤的大规模融化可能引发失控的变暖

新的估计表明,北极冻土中蕴藏的潜在温室气体远超此前认识——并且可能在融化时加速气候变化

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“摇摇晃晃”的树木倾斜不定,道路开裂和地面塌陷——这些都是北极永久冻土融化的明显迹象。当这种冻土变暖时,它会释放二氧化碳、甲烷和其他温室气体,因为微生物开始在其中所含的有机物质上繁衍生息——这是一种潜在的、不可控制的气候变化来源。

现在,《自然地球科学》发表的新研究表明,这种北极冻土所含的产生地球变暖温室气体的有机物质几乎是此前估计的两倍。

阿拉斯加费尔班克斯大学的土壤科学家平建路表示:“当气温上升两到三度时,北极苔原将从碳汇转变为碳源。” “碳储量越大,它造成的影响就越大”,包括已经发生变化的北极地区更快的变暖。

此前对北极土壤中储存的碳量的估计依赖于在该区域以外采集的样本,或者仅来自最顶层的样本——可以通过铲子获取。因此,这些调查未能考虑到更深层的有机物质。

因此,平建路和他的同事们使用便携式凿岩机在阿拉斯加北极地区的各种地形中凿入三英尺(一米)或更深的地方,总共117个地点。科学家们在挖掘这些土壤坑时发现,永久冻土区域正在快速地将植物和其他有机物质储存在地表深处,在某些情况下深达 10 英尺(三米)。

平建路表示,关键在于地表层的融化和冻结,以及北极地区一些独特的土壤形成。“霜冻沸腾”——深层土壤像沸腾的锅中的气泡一样翻滚到地表——以及地面裂缝使得表土滑落到地表之下,并与深层永久冻土接触。这阻止了土壤的分解——从而捕获了超过 98 拍克(9800 万亿克)的碳,或者说大气中总碳量的六分之一,德国耶拿马克斯·普朗克生物地球化学研究所的生物地球化学家克里斯蒂安·比尔表示。

变暖可能会释放大部分碳。“变暖将提高土壤有机物质的分解速率,并产生更多的二氧化碳,”平建路指出。并且“变暖将融化永久冻土并释放出被固存的碳”,这些碳在较温暖的温度下也会更快地分解。

目前尚不清楚这种永久冻土融化最终会产生多大的影响,并且采样的地点仅限于北美——使得对北欧和西伯利亚广阔的苔原的估计只能是猜测。但很明显的是,即使将北极土壤中储存的一小部分二氧化碳或甲烷添加到大气中,也会对“地球气候产生重大影响”,比尔说。

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