为什么北极变暖这么快,为什么这么令人担忧
2091字
2020-06-30 08:40
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火星译客

星期六,俄罗斯维尔霍扬斯克的居民以华氏100度的温度庆祝夏季的第一天。不是说他们可以享受这里,真的,因为维尔霍扬斯克在西伯利亚,离最近的海滩有几百英里。这比北极圈内的城镇通常要热得多。6月的平均气温达到创纪录的68度以上。然而,维尔霍扬斯克的人们很可能会在有生之年看到这一记录再次被打破:北极变暖的速度是地球其他地区的两倍,如果不是更快的话,会给居住在北方的动植物造成生态混乱。

“过去几周周末发生的事件,真的是西伯利亚的热浪,就极端温度而言,都是史无前例的,”研究北部泥炭火灾的麦克马斯特大学野火科学家索菲·威尔金森说,近年来,随着气温的攀升,这种现象也变得异常频繁。

北极的极端变暖,被称为北极放大或极地放大,可能是由三个因素造成的。第一,随着全球变暖,该地区的反射率,即反射回太空的光的反照率正在发生变化。爱丁堡大学全球变化生态学家伊斯拉·迈尔斯·史密斯(Isla Myers Smith)说:“在过去30年里,我们看到的是夏季海冰相对急剧的减少。”。

因为冰是白色的,它反映了太阳的能量,这是你在夏天保持凉爽时可能已经熟悉的东西。如果你在大热天徒步旅行时必须选择T恤的颜色,她说,“我们大多数人都会选择白色T恤,因为那会反射我们背部的太阳热量。”同样,迈尔斯·史密斯说,“如果北极地区的海冰融化,那么白色的表面就会从海洋上消失,而暴露出来的是这片更暗的海洋表面,它将吸收更多的太阳热量。”

这使该地区的海水变暖,并有可能提高陆地的温度。海冰在秋季晚些时候也会卷土重来,这是因为温度下降所需的时间更长,部分原因是被除冰的海洋中的热量需要更长的时间才能消散。“尽管海洋在冬季会重新冻结,”迈尔斯·史密斯说,“但它是一个较薄的层,可能在明年夏天融化,而不是过去那样,这是一个大得多的冰层,整个夏天都在融化。”

这与第二个因素相吻合:不断变化的电流。洋流通常从太平洋带来温暖的海水,而较冷的海水则从北冰洋流入大西洋。但这些洋流可能正在发生变化,因为更多的融化的冰正在向北冰洋注入比盐水密度小的淡水,因此漂浮在北冰洋上空。冰层的消失也使地表水暴露在更多的风中,加速了北极波弗特环流,从而将正常情况下排放到大西洋中的水截留起来。这种加速混合了地表较冷的淡水和下面温暖的咸水,提高了地表温度,进一步融化了冰。

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海流影响天气,第三个因素。更具体地说,它们驱动着强大的极地急流,在北半球移动冷热空气团。这是北极和热带的温度差的产物。但随着北极变暖,喷射气流现在正疯狂地南北起伏。就像2019年1月的“极地漩涡”一样,这在夏季给北极注入了温暖的空气,而在冬季则给美国注入了极冷的空气。

迈尔斯·史密斯说:“西伯利亚现在发生的是高压系统,而这些暖空气团正从南部向上移动。”。“然后就好像是在那里停滞不前,坐在那里。近年来,这种天气模式越来越频繁地出现在北极上空。“夏季,温暖的空气笼罩着北极,这将进一步危及整个季节持续的海冰,以及被称为永久冻土的冻土(稍后将详细介绍)。

这些暖空气团也可能在冬季到达,对北极生态系统造成严重后果。如果地面上的雪开始融化,然后再次结冰,就会形成一层无法穿透的冰。迈尔斯·史密斯说:“驯鹿和北美驯鹿在不同的地方出现了一些相当戏剧性的死亡现象,因为这些厚厚的冰层使它们无法挖穿进入植物体内。”。

生态连锁反应并没有就此结束。海冰容易产生雾,因为它使当地气候变冷,并在空气和海洋温度之间产生变化。当天气变凉时,植物生长得更慢。雾也会改变光照条件,它比直射阳光更具漫反射性。如果雾太浓,植物就不会得到那么多的光。迈尔斯·史密斯说:“但是如果雾比较轻,实际上可能会对植物有一点帮助,因为当植物有更多的漫反射光时,它们在光合作用方面做得更好。”。因此,失去海冰也会对陆地产生连锁反应,产生生态后果,迈尔斯·史密斯和她的同事们才刚刚开始探索。

他们所发现的,确实是北极的绿化。有一个新的绿色北方听起来很可爱,但事实上可能是一个严重的问题,这个星球。与其说入侵植物物种正在向北极迁移,不如说本土物种的群落正在发生变化。例如,高大的灌木生长得更为丰富,这使得冬天的雪更多地附着在地面上,这样雪就不会刮过冻土带。这种绝缘层可能意味着寒冷无法渗透到土壤中,可能会加剧永久冻土的融化,从而释放出温室气体,使地球进一步变暖。

当这些永久冻土融化时,它会改变流经北极环境的水的盐度和一般化学性质。阿尔伯塔大学研究冻土的大卫·奥列费尔特说:“这些北方的土壤中,也含有大量的汞,这些汞已经被冻结了很长时间。”。“我们不知道汞在多大程度上会被动员起来,并能够向下游移动,当然,它可以进入食物网和鱼类,从而影响土著社区和当地的土地利用。”

Olefeldt和他的同事们发现,一些永久冻土融化得如此之快,以至于它正在崩塌,并在景观中刻出巨大的洞,这种现象被称为热岩溶。Olefeldt说:“它变成了湿滑的湿地,而不是坚硬的地面,这会影响被放牧的人和动物的活动性。”。在北极的大部分地区,你有驯鹿或驯鹿放牧,如果地面失去稳固性,它们将受到影响

迅速融化的永冻层正在北部地区开辟出巨大的裂缝。

摄影:大卫·奥列费尔特

这是另一个转折点:北极地区更多的植物生长意味着植物通过光合作用吸收更多的二氧化碳。但总的来说,科学家们认为这并不能平衡永冻层融化时释放的温室气体的影响。迈尔斯·史密斯说:“是的,这些植物中的碳含量会随着灌木的增加而增加,而裸露的地面也会减少。”。“但我们也在经历冻土融化和其他因素,从土壤中流失碳。我们损失的数量可能不会被植物生长的增加所抵消。”

迈尔斯·史密斯和她的同事们正在研究的另一个问题是植被的变化对野生动物物种意味着什么。例如,驼鹿和海狸依赖木本灌木作为食物,而海狸则依赖建筑材料。“这两种物种近年来在苔原地区出现的频率更高。他们似乎正在向北移动他们的范围,”迈尔斯·史密斯说。“这对苔原生态系统中的野生动物物种也有影响。例如,海狸可能会与当地物种争夺食物,并通过修建水坝来改变这些栖息地的水流。

除了要应付新来者之外,北极本土的动物物种还没有能力应对如此严重的高温。迈尔斯·史密斯说:“他们现在在西伯利亚看到的那种温度,高达华氏100度,这种温度会使大多数北极动物承受相当大的压力。”。

奇怪的是,北极地区的植物可能更有能力抵御灼热。西伯利亚这一地区的气候与阿拉斯加内陆的部分地区相似,那里冬天的严寒自然会在夏季转为更高的温度。“这相当极端。迈尔斯·史密斯说:“它打破了纪录,但它并没有比该地区在某一时刻可能经历的最高温度高出太多。”。也就是说,这些植物很可能已经适应了北方的这种变化。很多都很短,所以冬天它们会在积雪中保持隔热状态,而在天气暖和的时候,它们会远离炎热的风。这个地区的落叶植物在冬季落叶以避免损坏,而常绿植物则利用坚韧的肉质叶子来抵御寒冷和热量。

但是植物几乎没有机会对抗北极变暖的另一个后果:泥炭野火。泥炭是一种粘糊糊的土壤,由一层层缓慢分解的植物物质组成。当泥炭干涸时,随着泥炭在北方越来越干,它就会变成富含碳的燃料。它所需要的只是一次雷击就可以点燃熊熊燃烧的火焰,它会越来越深入地渗透到泥炭层中,慢慢地蔓延到整个景观中,点燃上面的植被。每燃烧一公顷泥炭,就可能有200吨碳排放到大气中。(相比之下,一辆典型的汽车每年排放5吨的气体。)随着北极变暖的速度如此之快,当温暖潮湿的空气上升与上面的冷空气相遇时形成的雷暴正在往北移动。这意味着闪电现在正袭击距离北极几百英里的地方。

奇怪的是,这些阴燃的泥炭火可以越冬,变成“僵尸”火。麦克马斯特大学的野火科学家威尔金森说:“冬天,即使有雪和其他冬季过程,它们仍会在土壤剖面内燃烧。”。“然后当土壤表面再次干涸时,它们有能力基本上重新出现,这就是‘僵尸’定义的由来。然后,基本上,你就要重新开始了,因为在今年新的点火之前,你就要处理去年的火灾了。”

因此,一幅新北极令人不安的肖像画正在出现。它的保护冰正在消退。越来越猛烈的热浪正在使更多的植物干涸,从而引发更大规模的野火。当泥炭火在夏天被闪电点燃时,它们可以在地下度过冬天,第二年又会重新燃起。动物种类在不断变化。北极正在变得越来越绿,这凸显了一个可悲的现实:地球北部的土地正在遭受巨大的变化。

威尔金森说:“这真是一个前所未有的时代。“每一次我们认为发生了大事件或大异常,往往会有一些事情随之而来,并在明年给它蒙上阴影。”

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