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北极:甲烷大爆发  

2009-06-12 20:16:09|  分类: 环保地球 |  标签: |举报 |字号 订阅

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北极:甲烷大爆发

2009年06月08日 08:59 来源: 中国新闻周刊

储存在远北的碳,有可能将全球温度提高10℃或更高;这导致释放出更多的温室气体,这些释放物再引起进一步升温——这种恶性循环最终将可能使气候失去控制。

  文/吕静 王平才

  “我很吃惊,实在是震惊,整个北极地区的永久冻结带正在快速融化,到处是由冰水化成的湖泊,甲烷冒着泡从湖水中汩汩涌出。”阿拉斯加大学生态学家凯蒂·沃尔特说。她曾于今年早些时候再赴西伯利亚调查。

  早在2006年,沃尔特就在《自然》杂志上撰文,警告人们随着西伯利亚永久冻结带的融化,甲烷释放量的增长可能会加速气候的变化。但是,就算她本人也没有预料到变化速度竟如此之快。她说:“西伯利亚的湖区面积比我在2006年的测量资料增大了5倍,这是史无前例的全球性事件,惯性使得更多的永久冻土带加速融化。”

  过去30年间,地球平均升温不足1℃,但北冰洋大部分地区却上升了大约3℃;一些冰原消失的地方,气温甚至上升了5℃。

  这种剧烈变暖并不仅限于北冰洋地区,还延伸到周围的雪原、冰原和永久冻土带,深入到西伯利亚、阿拉斯加、加拿大、格陵兰和斯堪的纳维亚半岛的大部分地区。2007年,北美洲北部地区的温度比1951年至1980年间平均气温上升了大约2℃,西伯利亚的部分地区升温超过3℃。

  北极的迅速变暖意味着,很可能在本世纪末,地球最北端将升温10℃,到时候数百米深的永久冻土带将面临着融化的风险——北极地区不仅仅是一块易碎的反射镜,也是一个巨大的碳和甲烷的存储库,这些温室气体被固定在冻土之中或被埋藏在海床之下的冰结构中。

  可怕的“解冻”

  有人预测,到2030年的时候,北极将可能再无夏冰。通常,对生态环境感兴趣的人们对于冰原消失后果的讨论总是集中在依靠海冰捕猎的北极熊所面临的困境。然而,更大的问题还不在此。变暖的北极将改变整个地球,一些潜在的后果简直可以说是灾难。

  比如,洋流变化会干扰亚洲季风,而将近20亿人依靠这些季风提供的雨水来种植粮食。更可怕的是,从融化的永久冻土带释放出的甲烷有可能产生回馈,导致全球气候失控——假如更多的甲烷被释放出来,那么,无论我们再怎样大幅消减温室气体排放,地球都会变得更热。最近的研究表明,从融化冻土带释放出的甲烷量要远远大于人们过去的设想。在过去10年保持静止不变之后,大气甲烷水准已开始再次升高,来源可能就是北极永久冻土带。

  在北半球,有1/4的陆地地表包含永久冻土,即永久冻结的土壤、水和岩石。在一些地方,永久冻土是在最后一个冰河时代形成的,那时海平面很低,这些永久冻结带延伸在海洋之下,深藏于海床下。

  现在,大面积永久冻结带开始消融,结果是快速侵蚀的土壤、扭曲的高速公路和管道、坍塌的建筑物,以及“醉倒的”森林。

  然而,真正让人担心的是,包含于永久冻结带中的有机碳,它们以很久以前死去的动植物形式存在。比如,奇异的猛犸象已经被冰冻了数万年。当永久冻结带融化之际,其中的大部分碳都可能会释放到大气中。

  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准计,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回馈。

  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。而沃尔特和其它人的研究显示,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回馈作用,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,大气甲烷水准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”。

  升高可能仅仅是一种暂时现象,或某一大事件的开始。西艾斯说:“一旦这个进程启动,很快就会变得不可阻挡。”

  沃尔特同意这种说法。她估计,现在只有几千万吨的甲烷被释放。“但是,还有几百亿吨可能被释放,”全球变暖的速度越快,释放量提高得就越快。

  储存在远北的碳,有可能将全球温度提高10℃或更高,这导致释放出更多的温室气体,这些释放物再引起进一步升温——这种恶性循环最终将可能使气候失去控制。

  洋流输送减弱的后果

  对于北极冰融,还有一个值得关注的问题,这就是:越来越多的淡水涌入北冰洋。海冰范围和厚度的缩减已经增加了大量淡水,与此同时,河流入海的水量比半个世纪之前增加了10%。部分原因是由于空气变暖导致降水增加——温暖的空气可以容纳更多水分;另一部分原因是由于永久冻土带和冰雪融化的结果。然而,还有更多的淡水来自融化的格陵兰冰原。随着北极的进一步变暖,这些淡水溪流将会增多。

  这些额外的淡水将使驱动热盐环流或叫做海洋输送流的泵力减弱。其中最著名的洋流是北大西洋湾流。这些传输是在所有大洋中进行的,它开始于大西洋的最北部,在格陵兰,通常密度高的水会冲入洋底,这里的水之所以变得致密,部分原因是因为温度低,还有一部分原因是因为形成海冰增加了盐度。随着大量额外淡水的涌入,当海水变得相对温暖、而且不再那么咸时,人们就会担心驱动热盐环流的泵力减缓,这有可能造成欧洲北部气温下降(极端情况即电影《后天》里面所描述的情形)。

  即使洋流输送放慢也会产生巨大的变化。气候模型表明,海洋输送的变化会改变全世界的降雨模式。这些模型是以对过去海洋传送关闭期间气候如何改变的研究为背景的。

  英国雷丁大学气候系统研究沃尔克研究所的董步文(音)说,最严重的后果,是大概会中断并可能完全毁掉亚洲季风,导致南亚的严重干旱。他说:“这可能会给这些国家造成巨大的社会和经济影响。”

  再重复一遍,季风中断将会对南亚的社会和经济产生巨大影响。亚州季风是这块人口最为稠密的大陆上大部分地区最主要的水源。南亚的人口约为20亿,占地球人口的1/3,这里的人们依靠季风栽种粮食。

  没有人能确定所有这一切发生的可能性。事实上,政府间气候变化专门委员会(IPCC)的科学家已经汇编出一些报告,但在确定这类事件的可能性上却没能达成一致意见。结果是,在最近的报告中这种“可怕的情景”很少被提及。

  但最新的研究结果表明,鉴于北冰洋夏季海冰的缩减速度远远超过了IPCC模型预测,我们不能忽视这些可能性。

【编辑:刘薛梅】本文来源于中国新闻周刊http://www.gs.chinanews.com.cn/news/2009/06-08/28797.shtml

 

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