北极永久冻土区,处在北半球纬度较高陆地区域,主要包括亚欧大陆的北部、格陵兰岛以及北美大陆的北端,其总面积几乎达到了北半球陆地面积的四分之一 。在冻土区的下部土壤中,冰冻着数十万年甚至上百万年古代生物的遗骸,在微生物缓慢分解的作用下,永久冻土区内储存着至少1.5万亿吨的有机碳,这些碳的总量,达到了地球大气层中碳总量的两倍以上 。
过去十多年中,每年都有大批的科研团队,到北极永久冻土区开展科学探测和研究,它们重点对冰冻土层之下的土壤结构进行测量,例如树木的残骸、沉积物的岩芯、冰芯中的气泡等等,从而获取关于北极地面温度、冻土融化、海冰消融等方面的详细资料,在此基础上形成不同的北极气候年度报告 。
通过研究分析,人们发现,北极地区从1900年以来的升温幅度,达到了惊人的3摄氏度左右,这个幅度是全球平均水平的2倍以上 。随着燃烧化石燃料释放到大气中的二氧化碳数量越来越多,全球气候变暖的程度正在加剧,这个情况已经成为既定事实,随着这种气温升高在北极表现得越来越明显,无疑加速了北极永久冻土的融化,而那些被埋藏在冻土层中的二氧化碳、甲烷等气体,将会成为一个巨大的碳源,对全球气候的变化将产生严重影响 。
在以往的研究报告或者科普文章中,人们对于北极永久冻土的消融,将会加剧全球变暖步伐这个结论的得出,很多是出于经验和表象,因为伴随着冻土层的消融,的确会有大量二氧化碳和甲烷释放出来,比如今年春天,在俄罗斯西伯利亚苔原带,科研人员发现了7000多个随时可能爆炸的甲烷泡,这就是很好的证明,而且甲烷的温室效应能力,要比二氧化碳大好多倍 。不过,在当前研究人员普遍使用的气候模型中,很少有考虑从永久冻土中释放出来的碳(二氧化碳和甲烷等) 。
而构建这种冻土融化和全球气候变化之间关系的预测模型,不确定性的根源就在于冻土本身的消融,会改变地球碳循环的周期性,具体来说,就是影响了碳在地球的土壤、空气和水体中的交换过程,这里面有两个正好相反的过程 。
第一个方面是增加碳的排放,主要包括被冰封的含碳气体,随着冻土层的融化直接排放到空气中 。与此同时,随着 土壤的解冻,生活在土壤中的细菌、真菌以及其它微生物,也会消耗暴露出来的有机物质,并将代谢的含碳产物排放到大气中,气温的升高,更有利于这些微生物的生长和繁殖,所以最终导致全球气候更加暖化,形成一种恶性循环 。
第二个方面是减少碳的排放,植物通常情况下,在温暖的温度和富含碳的空气中,会生长得更好 。所以随着温度的升高,冻土区的植被覆盖率会升高,继而会从空气中吸收更多的碳,植物死亡时,会将一部分的碳埋藏和沉积到土壤中 。
至于永久冻土消融对气候的影响到底怎么样,关键就是知道上述两个机制过程,谁会占据上风 。而要想做到这一点,难度真的不小 。
在过去的近20年时间里,有研究机构为了专门研究上面的不确定性问题,在位于北极圈附近的阿拉斯加德纳利国家公园,进行了长期持续性的研究,来监测这里的土壤和空间之间进行二氧化碳交换的情况,以便确定是哪个机制最后成为胜利者 。
今年春季,研究团队得出初步结论,土壤的微生物正在取得压倒性胜利,也就是说植物生长过程中所吸收的二氧化碳,很难超过区域永久冻土中碳的释放量,这一结果表明这个区域的永久冻土,在解冻过程中成为二氧化碳的净来源 。
如果要更精确好研究本世纪以及更长时间以后,由永久冻土所释放的碳量,还需要做更多的工作 。一个可能有效的方案,就是利用地球上空的卫星,从高空处大范围监测北极永久冻土的变化情况,然后通过模型和相关参数的监测数据,来推导出因冻土融化所释放出来的净碳量,这样要比在地面上布设许多监测点位,要高效、准确得多 。
简述极地冰川融化给环境带来的影响多数物质的固态密度比液体密度大,所以它们在水中会下沉,但冰却是个例外.冰冻结时体积增加,密度变小,所以会浮在水面上.同时,冰能够大量的反射太阳光,亮得刺眼炫目,有了这两种特性,冰就能大大影响地球的气候.漂浮和反射这两种特性,让冰在地球上拥有无敌的力量,不同于颜色较深的陆地和海洋,可以吸收太阳热量,冰使南北极变成两大反射镜,它反射的不只是光,还有热,冰直接将太阳能量反射回太空,这也被称为反照效应.这是用北极上方的卫星拍摄一年的影片,我们可以看到北极的海冰如何随着四季更迭而发生增减变化,这影响着地球吸收的能量,进而影响全球气候.
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