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2020-06-28 17:01
北极圈现37.8度高温:后果不仅是“北极绿了”这么简单

本文来自微信公众号:科研圈(ID:keyanquan),原文:WIRED,作者:Matt Simon,翻译:贾楠,编辑:魏潇,头图来自:University of Exeter


上周六,俄罗斯维尔霍扬斯克(Verkhoyansk)地区入夏,气温达到了 37.8℃,创下了新纪录。


这并不是件好事,因为维尔霍扬斯克位于西伯利亚的北极圈内,距离最近的北冰洋海岸线仅有几百公里。37.8 ℃ 的气温远超当地正常水平——该地区 6 月最高温度的平均值为 20℃。然而,维尔霍扬斯克的人们很可能会再次见证记录的诞生:保守估计下,北极变暖速度约为地球其他地方的两倍(还可能更高),这将导致极地动植物的生态混乱。


维尔霍扬斯克。图片来源:Google


加拿大麦克马斯特大学(McMaster University)专门研究北方泥炭野火的山火科学家 Sophie Wilkinson 指出:“过去几周的西伯利亚热浪及其气温最高值的增长幅度,是前所未有的。”


没有冰的北冰洋


北极地区的极端变暖通常被称为北极放大效应或极地放大效应,这可能是三个因素造成的。第一,随着全球变暖,该地区的反射率(反射到太空的光量)正在发生变化。


英国爱丁堡大学(University of Edinburgh)全球变化生态学家  Isla Myers-Smith 表示:“过去 30 年来,我们观察到北极地区的夏季海冰正在急剧减少。”


由于海冰是白色的,它会反射太阳的能量。众所周知,大家通常会在夏季用这种方法保持凉爽。Myers Smith 表示,如果要在炎热的天气里远足,大多数人都会选择穿白色T恤,这在北极也是同样的:“如果海冰在北极融化,那将把白色的反射表面从海洋上清除掉,取而代之的是颜色更深的水面,它必然会吸收更多来自太阳的热量。”


这会让北极的水域变暖,并有可能使周围的陆地温度升高。海冰也会在比以前更晚的时候重新凝结,因为温度下降所需的时间变得更长了——其中部分原因是冰雪中积聚的热量需要更长的时间才能耗散掉。“即使北冰洋会在冬季重新结冰,” Myers Smith 说,“它也将会是一个较薄的冰层,有可能在下一年的夏天融化,而不是像过去那样凝成一个在夏天也不会融化的冰层。”


这也与第二个原因——洋流的改变相吻合。洋流通常会将太平洋温暖的海水带入北极,再从北极带出较冷的海水进入大西洋。但是,这些洋流可能正在被改变。因为北极地区的冰山融化会向北冰洋注入大量淡水,而淡水的密度低于海水。因此,淡水会漂浮在海水的上方。与此同时,融化的海冰令这些表层水体暴露在风中的机会更多,从而加快了北极地区淡水冷旋涡环流系统——博福特环流(Beaufort Cyre)的速度,而博福特环流会捕获更多本应流入大西洋的淡水。这种加速作用将使北冰洋表面较冷的淡水与下方温暖的海水混合,进一步提高地表温度并融化冰层。


北冰洋。图片来源:wickedweatherwatch.org.uk


第三个原因则是因为洋流会影响天气。更具体地说,洋流会驱动强大的极锋急流(polar jet stream),令北半球区域内的冷热空气团移动。这是北极与热带之间温度差异的结果。但是随着北极变暖,极锋急流现在在南北半球剧烈地起伏:夏季时会向北极地区注入暖空气,而冬季则向美国注入冷空气,2019 年 1 月发生的“极地涡旋”就是如此。


Myers Smith 表示:“西伯利亚现在正受到从南方上移的高压系统和暖气团影响,而且它们处在失速状态,待在西伯利亚不走了。这几年来,我们已经遇到过许多次这种天气模式了。”这种夏季持续停留在北极上空的暖气团,会进一步加剧北极海冰以及永久冻土的融化。


这些暖气团也可能在冬季抵达,对北极生态系统造成严重后果。如果地表积雪开始融化,然后再次冻结,将形成难以打破的冰层。Myers Smith 说,“在北极多处,驯鹿灭绝的程度极其剧烈,因为它们无法突破这些厚厚的冰层吃到下面的植物。”


而且,气候给生态造成的连锁效应不止于此。海冰融化让局部气候变得更凉爽,形成了空气和海洋之间的温度差,从而产生了雾。雾会让气温更低,使植物生长变慢。雾还改变了光照条件——有雾的天气会使直射下来的阳光更发散。如果雾太浓,植物将得不到足够的光照。“不过,如果只有轻雾存在,这可能会对植物有一点帮助,因为更多的散射光有利于植物的光合作用。” Myers Smith 表示。


变绿的北极


这样来看,北极海冰的流失也将对陆地区域产生影响:Myers Smith 和同事发现,北极正逐渐变“绿”。


拥有一个翠绿的北极听上去似乎很棒,但实际上对地球来说这可能是一个严重的问题。北极可能会出现入侵物种,但更重要的是原生物种的群落会随之改变。例如,较高的灌木丛变得越来越丰富,在冬季,它们将固定更多的雪,这会导致风不会吹过低处的苔原冻土地带。这种“绝缘层”可能意味着土壤不会在冬季降温,这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。


永久冻土的融化,会改变北极环境中流动水体的盐度和整体化学性质。加拿大阿尔伯塔大学(University of Alberta)的永久冻土研究专家 David Olefeldt 说:“这些北极土壤中含有大量汞,这些汞已经被冻在土地中很长时间了。我们不知道将有多少汞被流动水体带向下游。它们最终会富集到食物网和鱼类中,影响当地居民(的健康)和土地利用。”


Olefeldt 和他的同事发现永久冻土融化的速度如此之快,会让北极圈内的陆地塌陷并蚀刻出巨大的空洞,这种现象被称为热喀斯特(thermokarst)。Olefeldt 说:“永久冻土不再是坚实的土地,变成了湿软的沼泽,这会影响牧民和动物的活动。在北极圈内的大部分地区,人们通过养殖放牧驯鹿维生,如果地面失去坚固性,他们的生计就会受到影响。”


热喀斯特地貌。图片来源:Wikipedia


有积极的看法认为,北极地区植物的生长速度增加,意味着植被通过光合作用吸收了更多的二氧化碳。但总的来说,科学家认为,这不会抵消永久冻土融化时释放的温室气体。Myers Smith 表示,“当有更多的灌木、更好的生长环境和更少的裸土时,植被的确会固定更多的碳。但是我们也经历了多年冻土的融化,其他因素也会令土壤释放更多的碳。而这些温室气体可能不会被植物生长的增加所抵消。”


植物和“僵尸野火”


Myers Smith 和她的同事正在研究的另一个问题是,植被的变化对野生动物的影响。例如,驼鹿以木本灌木为食,而海狸则利用它作为建筑材料。Myers Smith 说,“近年来,在苔原冻土地区,人们经常看到这两种动物。现在它们似乎正在向北迁移。这也影响到了居住在苔原生态系统中的其他野生动植物物种。因此,北极地区变暖潜在的影响正在变得越来越明显。” 例如,海狸可能与当地物种争夺食物,并通过修建水坝来改变这些生境中的水流。


除了必须适应新来的物种外,北极的本地动物还没有能力应对如此残酷的高温。Myers Smith说:“现在西伯利亚的温度达到了37.8 ℃,这会使大多数北极动物难以忍受。”


北极熊。图片来源:coastalliving.com


奇怪的是,北极地区的植物可能比动物更适应高温。西伯利亚地区的气候与阿拉斯加内陆地区相似,拥有很明显的季节和温度变化。Myers Smith 认为尽管最近的高温打破了记录,但并没有比该地区某一特定时段的最高温度高出很多。也就是说,当地植物很可能已经适应了这种温度波动。大多数植物都比较矮小,因此冬天它们不会被雪压垮,而在温暖时也不受风的影响。而该地区的落叶植物在冬季落叶来避免积雪,而常绿植物则利用其坚韧多肉的叶片来抵抗寒冷和高温。


但是植物很难熬过北极地区变暖的另一后果:泥炭野火。泥炭是一类由层层缓慢分解的植物组成的泥土,变干后会成为富含碳的燃料,一次雷击就可以被点燃。而且火焰会越来越深地渗透到泥炭层中,在整个区域中缓慢扩散并引燃上方的植被。每公顷燃烧的泥炭,可能会排放 200 吨碳(一辆汽车每年排放 5 吨碳)。随着北极圈迅速变暖,潮湿空气上升与上方冷气团碰撞,会使得雷暴向北移动。这意味着距北极极点几百英里的地方就可能有闪电发生。


令人不安的是,这些燃烧的泥炭野火会越冬,变成“僵尸野火”。野火科学家 Wilkinson 表示:“即使在下雪时,火焰仍会藏在土壤深处持续燃烧。当土壤表面再次变干时,野火就会卷土重来。这就是为什么我们称其为“僵尸野火”的原因——在今年的新火灾发生前,你得先去把去年的火灾扑灭。”


现在,北极圈在我们眼前展现出了一幅十分棘手的新图景——它的保护性冰层正在消退,愈演愈烈的热浪使更多的植被枯竭,带来了更多的野火。夏季,当泥炭野火被闪电点燃后,它会钻进土壤深处越冬,在第二年重新出现。动物种群在不断向北迁移,北极地区变得越来越绿。这凸显了一个可悲的现实:地球的最北端正面临巨变。


原文链接:

https://www.wired.com/story/why-the-arctic-is-warming-so-fast/


本文来自微信公众号:科研圈(ID:keyanquan),作者:Matt Simon

本内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。未经允许不得转载,授权事宜请联系 hezuo@huxiu.com
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