没有人确切地知道永久冻结带中锁定了多少碳,但其数量似乎远比我们想象的要多。去年,由佛罗里达大学爱德华·索尔领导的一项国际合作研究表明,永久冻结带的碳含量是先前估计的两倍,约为16000亿吨——该数目大约是全世界土壤中碳总量的1/3,是大气中碳含量的两倍。
定时炸弹
索尔估计,按照标准情况,本世纪将有1000亿吨的碳会被解冻释放出来。如果这些碳都以甲烷的形式出现,那么,其产生的温室效应以目前二氧化碳年排放水平计,相当于270年的排放量。“这是一种缓慢运转的定时炸弹。”
已有40000年历史的东西伯利亚永久冻结带是一个热点。“全球碳项目”是一个分析碳循环的研究网络,共同主持该项目的菲利普·西艾斯说,仅东西伯利亚这一个地方就含有5000亿吨碳。他还指出,2007年的夏季,东西伯利亚时有比正常气温高7℃的情况。
高温意味着上层土壤的季节性融化延伸到超过正常的更深区域,永久冻土的下层开始融化。微生物能够分解任何融化层中的有机物质,不仅释放出碳,还会产生热,从而导致更深层的融化。西艾斯说,由有机质分解腐烂所产生的热是另一个加快冻土融化的正反馈。
融化在永久冻土中的碳既能以二氧化碳也可以甲烷的形式进入大气,后者是更强效的温室气体。在这些地区典型的沼泽土壤和湖泊的低氧条件下,有机物质会分解出更多甲烷的形式。
在低洼地带,随着含冰量很高的冻土融化,土地体积的缩减会导致地面塌陷,融化的冰水会形成热融湖泊。卫星勘察显示,这类热融湖的数目正在增加。而沃尔特和其他人的研究显示,它们可能正是甲烷的一个重要来源。
将这些研究集中在一起,最新的研究为我们描绘了一幅令人不安的景象。现有的模型没有包括物质分解所产生热量的反馈作用,所以,冻土实际融化的速度要比一般设想的更快。西艾斯说:“最深的永久冻土带有可能用不了500年,而是在100年内就会消失殆尽。”
永久冻土并不是甲烷的唯一来源,浅海的沉积物也可能含有丰富的甲烷水合物,这是一种内藏甲烷的冰形式(甲烷含量高的就被称为可燃冰)。让人担心的是,人们认为北冰洋下面储有大量的甲烷水合物。由于这里的水非常冷,人们可以在更接近地表的地方发现甲烷水合物。这些浅表沉积物对于地表水的升温更为敏感。
挪威特罗姆瑟大学的尤尔根·明内特曾分析过以往北极甲烷水合物的喷发,他认为,“全球变暖将引起更多喷发和更多释放。”
危险已经来临?
虽然自从前工业时代起,大气甲烷水平已经比过去增加了一倍,但在过去的10年前后,却没有多大变化。可是随后,在2007年,几百万吨的额外甲烷神秘地进入了大气层。利用遍布全球的甲烷监测器进行详细分析的结果指出,这些甲烷大部分来自远北地区。西艾斯说,西伯利亚的永久冻土带看起来像是最大的来源。
这种说法还有争议。麻省理工学院全球改变科学中心的马特·里格比曾经分析过甲烷激增,他说,我们还不能断定融化冻土的释放就是主要促成甲烷增高的原因,但“2007年西伯利亚异常温暖,而在气温升高的时候,我们有可能看到释放量的增多”。
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