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北极圈现37.8度高温：后果不仅是“北极绿了”这么简单

晰数塔互联网快讯
2020-06-28 17:02

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