除了是变暖热点之外，北极在碳在大气、陆地和海洋之间流动中起着关键作用。
但是，北极地区在多大程度上是碳汇，还是温室气体的来源，仍然是一个争论的问题。例如，多年冻土层储存着长期在寒冷条件下储存的大量碳，但科学家们正试图确定由于冻土融化，碳释放到大气中的速度。
同样，关于北极海冰覆盖减少将在多大程度上改变北冰洋中固存的碳量，也存在不确定性。
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现在，两项研究正在提供一些初步答案，它们的结果引发了对影响未来变暖的因素的新担忧。在第一项研究中，一个主要结论是，在多年冻土融化方面，需要更多地关注北极冬季。
“我们可能存在类似于森林砍伐的[碳]释放，但用于测量或监测它的精力要少得多，”佛罗里达大学生态系统生态学教授兼研究的合著者爱德华·舒尔说，该研究发表在Ecology杂志上。
北极多年冻土层蕴藏着大量的碳。舒尔解释说，随着气候变化，据估计，随着长期冻结的土壤融化，这个巨大的碳库中将有更多的碳释放到大气中。然而，预计变暖也会增加苔原地区的植物生长，这是一个从空气中吸收碳并抵消变暖的因素。
通过一项为期三年、同类型中的首个实验，研究人员比较了夏季植物生长的增加如何在多大程度上抵消多年冻土融化释放的碳。
他们发现，诱导变暖确实刺激了夏季阿拉斯加苔原地区（靠近德纳里国家公园）的植物生长，增加了从大气中吸收的碳。但是，来自植被的这种吸收完全被冬季释放的碳所抵消，而北极的冬季在过去一直是研究人员较少关注的季节。
舒尔说，尽管研究人员发现，碳释放量的增加基本上抵消了植物生长增加所吸收的所有碳，但结果可能代表了最小的影响。根据该研究，在真实条件下，变暖可能会在全年更加均匀，预计苔原向大气净排放的碳量可能会“增加一倍以上”。
舒尔解释说，碳释放的发生是因为多年冻土层中的微生物以有机物为食，并在此过程中释放温室气体。
模拟变暖的北极
研究人员通过结合使用微型温室和人造雪堆来模拟地块未来的变暖，这些雪堆反直觉地像毯子一样温暖多年冻土层。舒尔说，模拟的变暖条件（在空气和苔原中都进行了模拟）类似于未来几十年该地区可能发生的情况。
舒尔说，在研究期间，随着多年冻土层的活动层每年夏天融化，诱导变暖刺激苔原植物长得更高，速度也更快。
“从气候变化的角度来看，这是一件好事，因为植被正在从空气中吸收碳，”舒尔说。
然而，研究人员比之前的许多研究更进一步，试图通过雪堆覆盖来模拟冬季条件下的变暖。“一旦你铺上[雪堆的]毯子，土壤全年都会变暖，”舒尔说。
在苔原地区较温暖的冬季，多年冻土层的“中间”层（就在冻结表面之下）在夏季过后需要更长的时间才能冻结。这种延迟冻结使多年冻土层中的微生物有更多的时间以有机物为食，而不是过去。即使在冬季植被活动停止时，微生物仍然活跃。
舒尔说，气候变化正在“增加[微生物]的食物来源”。
舒尔说，他预计在这些地点进行的下一阶段为期三年的研究将表明，植物对碳的吸收最终将赶不上土壤中微生物释放碳的速度。他说，植物只有这么多的生长空间来长得更高更快，并且在某个时候将不会继续以线性趋势吸收碳。
“土壤没有这种限制，”舒尔说。
相互对立的研究
这项研究符合越来越多的研究工作，这些研究工作旨在考察北极和远北地区在多大程度上将成为碳源而不是碳汇。本周发布的另一项研究考察了北极碳通量的不同方面，并对该地区在吸收碳方面的作用得出了不同的结论。
在那项由国家科学基金会和国家海洋与大气管理局支持的研究中，科学家报告说，北冰洋正变得越来越像碳汇，因为海冰覆盖的减少正在刺激浮游植物大量繁殖，从而吸收碳。
“整个北极[海洋]越来越像碳汇的原因是，生物对碳的吸收量正在增加，”麻省理工学院首席研究科学家兼研究的合著者斯蒂芬妮·杜特凯维奇说。
从1996年到2007年，该模型得出的结论是，北冰洋吸收的碳量每年增加1兆吨。
即使在格陵兰海和巴伦支海等少数研究区域，在冰流失“严重”的年份里，也逆转了碳汇趋势。杜特凯维奇解释说，它们逆转趋势的部分原因是它们接收来自大西洋的非常温暖的水，而碳在非常温暖的水中的溶解度较低。
她说，虽然还需要更多的研究，但北冰洋作为一个整体，在不久的将来很可能继续充当碳汇。虽然从某种意义上说这是个好消息，但在未来50年里，巴伦支海等更多地区可能会从碳汇转变为碳源。此外，这将无助于北冰洋中对碳吸收增加引起的酸化敏感的生物。
“因此，尽管海洋已经调解了一些气候问题，但它们这样做是以自身为代价的，”杜特凯维奇说。
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