美国宇航局发现融化的永久冻土加剧了近期的全球变暖

一项由美国宇航局科学家共同撰写的新研究详细说明了随着北极变暖，温室气体从地球广阔的北部永久冻土区逸出的位置和方式。从阿拉斯加到加拿大再到西伯利亚，环绕北极的冻土储存的碳量是目前大气中碳含量的两倍——数千亿吨——而且大部分碳已被埋藏了几个世纪。

由斯德哥尔摩大学研究人员领导的国际团队发现，从 2000 年到 2020 年，陆地吸收的二氧化碳大部分被其排放所抵消。总体而言，他们得出结论，该地区近几十年来一直是全球变暖的净贡献者，这在很大程度上是因为另一种温室气体甲烷，这种气体寿命较短，但每个分子吸收的热量比二氧化碳多得多。

研究报告的合著者、南加州 NASA 喷气推进实验室的科学家 Abhishek Chatterjee 表示，研究结果揭示了不断变化的地貌。“我们知道永久冻土区已经捕获并储存了数万年的碳，”他说。“但我们现在发现，气候变化正在打破平衡，使永久冻土成为温室气体排放的净来源。”

碳储存

永久冻土是指永久冻结了两年到数十万年的土地。永久冻土的核心部分露出了厚厚的冰层，其中富含死亡的动植物物质，可以使用放射性碳和其他技术进行年代测定。当永久冻土融化和分解时，微生物会以这种有机碳为食，将其中一些碳以温室气体的形式释放出来。

释放冻土中储存的一小部分碳可能会进一步加剧气候变化。北极地区的气温已经比全球平均水平升温快了两到四倍，科学家们正在研究冻土融化如何使该地区从温室气体净吸收区转变为变暖净源。

他们使用地面仪器、飞机和卫星跟踪排放情况。NASA 的北极-北方脆弱性实验 ( ABoVE ) 就是其中一项活动，重点关注阿拉斯加和加拿大西部。然而，定位和测量地球最北边缘的排放仍然具有挑战性。其中一个障碍是环境规模巨大且多样性，由常绿森林、广阔的苔原和水道组成。

水槽裂缝

这项新研究是全球碳计划 RECCAP-2工作的一部分，该项目汇集了不同的科学团队、工具和数据集，每隔几年评估一次区域碳平衡。作者从 2000 年到 2020 年追踪了三种温室气体——二氧化碳、甲烷和一氧化二氮——在 700 万平方英里（1800 万平方公里）永久冻土地带的踪迹。

研究人员发现，该地区，尤其是森林，吸收的二氧化碳比其释放的多。这一吸收量大部分被湖泊和河流排放的二氧化碳以及森林和苔原燃烧产生的火灾所抵消。

他们还发现，在这 20 年里，该地区的湖泊和湿地是甲烷的主要来源。这些土壤被水浸透，氧气含量低，同时含有大量死亡的植被和动物尸体——这为饥饿的微生物提供了良好的生存条件。与二氧化碳相比，甲烷可以在短时间内导致气候显著变暖，然后相对较快地分解。甲烷在大气中的寿命约为 10 年，而二氧化碳可以持续数百年。

研究结果表明，温室气体的净变化在 20 年期间使地球变暖。但在 100 年期间，排放和吸收将基本相互抵消。换句话说，该地区从碳源摇摇欲坠，摇摇欲坠。作者指出，极端野火和热浪等事件是预测未来的主要不确定性来源。

自下而上，自上而下

科学家们采用了两种主要策略来统计该地区的温室气体排放量。“自下而上”的方法利用地面和空中测量数据以及生态系统模型来估算排放量。自上而下的方法利用直接从卫星传感器获取的大气测量数据，包括 NASA 的轨道碳观测站 2 号 ( OCO-2 ) 和日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 的温室气体观测卫星上的传感器。

对于近期（20 年）全球变暖潜力，两种科学方法在总体上是一致的，但在幅度上有所不同：自下而上的计算表明变暖程度明显加剧。

“这项研究是我们首次能够整合不同的方法和数据集，将如此全面的温室气体预算汇总成一份报告的研究之一，”Chatterjee 说道。“它揭示了一幅非常复杂的图景。”