圖片來源：University of Exeter Flickr (CC BY 2.0)
永久凍土融化、海冰消失、野火肆虐：北極變暖的惡果終將影響全世界。
撰文：Matt Simon
翻譯：賈楠
編輯：魏瀟
來源：科研圈（ID：keyanquan）
上周六，俄羅斯維爾霍揚斯克（Verkhoyansk）地區(qū)入夏，氣溫達到了 37.8℃，創(chuàng)下了新紀錄。這并不是件好事，因為維爾霍揚斯克位于西伯利亞的北極圈內，距離最近的北冰洋海岸線僅有幾百公里。37.8 ℃ 的氣溫遠超當?shù)卣Ｋ?/span>——該地區(qū) 6 月最高溫度的平均值為 20℃。然而，維爾霍揚斯克的人們很可能會再次見證記錄的誕生：保守估計下，北極變暖速度約為地球其他地方的兩倍（還可能更高），這將導致極地動植物的生態(tài)混亂。
維爾霍揚斯克。圖片來源：Google
加拿大麥克馬斯特大學（McMaster University）專門研究北方泥炭野火的山火科學家 Sophie Wilkinson 指出：“過去幾周的西伯利亞熱浪及其氣溫最高值的增長幅度，是前所未有的。”
沒有冰的北冰洋
北極地區(qū)的極端變暖通常被稱為北極放大效應或極地放大效應，這可能是三個因素造成的。第一，隨著全球變暖，該地區(qū)的反射率（反射到太空的光量）正在發(fā)生變化。
英國愛丁堡大學（University of Edinburgh）全球變化生態(tài)學家 Isla Myers-Smith 表示：“過去 30 年來，我們觀察到北極地區(qū)的夏季海冰正在急劇減少。”
由于海冰是白色的，它會反射太陽的能量。眾所周知，大家通常會在夏季用這種方法仍保持涼爽。Myers-Smith 表示，如果要在炎熱的天氣里遠足，大多數(shù)人都會選擇穿白色T恤，這在北極也是同樣的：“如果海冰在北極融化，那將把白色的反射表面從海洋上清除掉，取而代之的是顏色更深的水面，它必然會吸收更多來自太陽的熱量?！?/span>
這會讓北極的水域變暖，并有可能使周圍的陸地溫度升高。海冰也會在比以前更晚的時候重新凝結，因為溫度下降所需的時間變得更長了——其中部分原因是冰雪中積聚的熱量需要更長的時間才能耗散掉。“即使北冰洋會在冬季重新結冰，” Myers Smith 說，“它也將會是一個較薄的冰層，有可能在下一年的夏天融化，而不是像過去那樣凝成一個在夏天也不會融化的冰層。”
這也與第二個原因——洋流的改變相吻合。洋流通常會將太平洋溫暖的海水帶入北極，再從北極帶出較冷的海水進入大西洋。但是，這些洋流可能正在被改變。因為北極地區(qū)的冰山融化會向北冰洋注入大量淡水，而淡水的密度低于海水。因此，淡水會漂浮在海水的上方。與此同時，融化的海冰令這些表層水體暴露在風中的機會更多，從而加快了北極地區(qū)淡水冷旋渦環(huán)流系統(tǒng)——博福特環(huán)流（Beaufort Cyre）的速度，而博福特環(huán)流會捕獲更多本應流入大西洋的淡水。這種加速作用將使北冰洋表面較冷的淡水與下方溫暖的海水混合，進一步提高地表溫度并融化冰層。
北冰洋。圖片來源：wickedweatherwatch.org.uk
第三個原因則是洋流會影響天氣。更具體地說，洋流會驅動強大的極鋒急流（polar jet stream），令北半球區(qū)域內的冷熱空氣團移動。這是北極與熱帶之間溫度差異的結果。但是隨著北極變暖，極鋒急流現(xiàn)在在南北半球劇烈地起伏：夏季時會向北極地區(qū)注入暖空氣，而冬季則向美國注入冷空氣，2019 年 1 月發(fā)生的“極地渦旋”就是如此。
Myers-Smith 表示：“西伯利亞現(xiàn)在正受到從南方上移的高壓系統(tǒng)和暖氣團影響，而且它們處在失速狀態(tài)，待在西伯利亞不走了。這幾年來，我們已經(jīng)遇到過許多次這種天氣模式了?！边@種夏季持續(xù)停留在北極上空的暖氣團，會進一步加劇北極海冰以及永久凍土的融化。
這些暖氣團也可能在冬季抵達，對北極生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重后果。如果地表積雪開始融化，然后再次凍結，將形成難以打破的冰層。Myers Smith 說，“在北極多處，馴鹿滅絕的程度極其劇烈，因為它們無法突破這些厚厚的冰層吃到下面的植物?！?/span>
而且，氣候給生態(tài)造成的連鎖效應不止于此。海冰融化讓局部氣候變得更涼爽，形成了空氣和海洋之間的溫度差，從而產(chǎn)生了霧。霧會讓氣溫更低，使植物生長變慢。霧還改變了光照條件——有霧的天氣會使直射下來的陽光更發(fā)散。如果霧太濃，植物將得不到足夠的光照。“不過，如果只有輕霧存在，這可能會對植物有一點幫助，因為更多的散射光有利于植物的光合作用?！?Myers Smith 表示。
變綠的北極
這樣來看，北極海冰的流失也將對陸地區(qū)域產(chǎn)生影響：Myers Smith 和同事發(fā)現(xiàn)，北極正逐漸變“綠”。
擁有一個翠綠的北極聽上去似乎很棒，但實際上對地球來說這可能是一個嚴重的問題。北極可能會出現(xiàn)入侵物種，但更重要的是原生物種的群落會隨之改變。例如，較高的灌木叢變得越來越豐富，在冬季，它們將固定更多的雪，這會導致風不會吹過低處的苔原凍土地帶。這種“絕緣層”可能意味著土壤不會在冬季降溫，這會加劇永久凍土的融化，從而釋放出溫室氣體，使地球進一步變暖。
永久凍土的融化，會改變北極環(huán)境中流動水體的鹽度和整體化學性質。加拿大阿爾伯塔大學（University of Alberta）的永久凍土研究專家 David Olefeldt 說：“這些北極土壤中含有大量汞，這些汞已經(jīng)被凍在土地中很長時間了。我們不知道將有多少汞被流動水體帶向下游。它們最終會富集到食物網(wǎng)和魚類中，影響當?shù)鼐用瘢ǖ慕】担┖屯恋乩??！?/span>
Olefeldt 和他的同事發(fā)現(xiàn)永久凍土融化的速度如此之快，會讓北極圈內的陸地塌陷并蝕刻出巨大的空洞，這種現(xiàn)象被稱為熱喀斯特（thermokarst）。Olefeldt 說：“永久凍土不再是堅實的土地，變成了濕軟的沼澤，這會影響牧民和動物的活動。在北極圈內的大部分地區(qū)，人們通過養(yǎng)殖放牧馴鹿維生，如果地面失去堅固性，他們的生計就會受到影響?！?/span>
熱喀斯特地貌。圖片來源：Wikipedia
有積極的看法認為，北極地區(qū)植物的生長速度增加，意味著植被通過光合作用吸收了更多的二氧化碳。但總的來說，科學家認為，這不會抵消永久凍土融化時釋放的溫室氣體。Myers Smith 表示，“當有更多的灌木、更好的生長環(huán)境和更少的裸土時，植被的確會固定更多的碳。但是我們也經(jīng)歷了多年凍土的融化，其他因素也會令土壤釋放更多的碳。而這些溫室氣體可能不會被植物生長的增加所抵消。”
植物和“僵尸野火”
Myers Smith 和她的同事正在研究的另一個問題是，植被的變化對野生動物的影響。例如，駝鹿以木本灌木為食，而海貍則利用它作為建筑材料。Myers Smith 說，“近年來，在苔原凍土地區(qū)，人們經(jīng)?？吹竭@兩種動物。現(xiàn)在它們似乎正在向北遷移。這也影響到了居住在苔原生態(tài)系統(tǒng)中的其他野生動植物物種。因此，北極地區(qū)變暖潛在的影響正在變得越來越明顯?！?例如，海貍可能與當?shù)匚锓N爭奪食物，并通過修建水壩來改變這些生境中的水流。
除了必須適應新來的物種外，北極的本地動物還沒有能力應對如此殘酷的高溫。Myers Smith說：“現(xiàn)在西伯利亞的溫度達到了37.8 ℃，這會使大多數(shù)北極動物難以忍受。”
北極熊。圖片來源：coastalliving.com
奇怪的是，北極地區(qū)的植物可能比動物更適應高溫。西伯利亞地區(qū)的氣候與阿拉斯加內陸地區(qū)相似，擁有很明顯的季節(jié)和溫度變化。Myers Smith 認為盡管最近的高溫打破了記錄，但并沒有比該地區(qū)某一特定時段的最高溫度高出很多。也就是說，當?shù)刂参锖芸赡芤呀?jīng)適應了這種溫度波動。大多數(shù)植物都比較矮小，因此冬天它們不會被雪壓垮，而在溫暖時也不受風的影響。而該地區(qū)的落葉植物在冬季落葉來避免積雪，而常綠植物則利用其堅韌多肉的葉片來抵抗寒冷和高溫。
但是植物很難熬過北極地區(qū)變暖的另一后果：泥炭野火。泥炭是一類由層層緩慢分解的植物組成的泥土，變干后會成為富含碳的燃料，一次雷擊就可以被點燃。而且火焰會越來越深地滲透到泥炭層中，在整個區(qū)域中緩慢擴散并引燃上方的植被。每公頃燃燒的泥炭，可能會排放 200 噸碳（一輛汽車每年排放 5 噸碳）。隨著北極圈迅速變暖，潮濕空氣上升與上方冷氣團碰撞，會使得雷暴向北移動。這意味著距北極極點幾百英里的地方就可能有閃電發(fā)生。
令人不安的是，這些燃燒的泥炭野火會越冬，變成“僵尸野火”。野火科學家 Wilkinson 表示：“即使在下雪時，火焰仍會藏在土壤深處持續(xù)燃燒。當土壤表面再次變干時，野火就會卷土重來。這就是為什么我們稱其為“僵尸野火”的原因——在今年的新火災發(fā)生前，你得先去把去年的火災撲滅。”
現(xiàn)在，北極圈在我們眼前展現(xiàn)出了一幅十分棘手的新圖景——它的保護性冰層正在消退，愈演愈烈的熱浪使更多的植被枯竭，帶來了更多的野火。夏季，當泥炭野火被閃電點燃后，它會鉆進土壤深處越冬，在第二年重新出現(xiàn)。動物種群在不斷向北遷移，北極地區(qū)變得越來越綠。這凸顯了一個可悲的現(xiàn)實：地球的最北端正面臨巨變。
原文鏈接：
https://www.wired.com/story/why-the-arctic-is-warming-so-fast/
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