由于夏季极端降雨,永久冻土融化速度超预期,碳排放陷入恶性循环

2022-3-24 15:09 来源: 寰宇科学新观察

根据科学家们的说法,在过去50年里,北极地区的变暖速度是全球变暖平均速度的三倍。这种变暖融化了永久冻土,即永久冻结的北极土壤。

发表在《自然通讯》(Nature Communications)上的一项新研究表明,极端的夏季降雨正在加速这一过程。由于气候变暖,北极地区的极端降雨事件变得更加频繁,永久冻土的融化速度可能比单纯受气温上升的影响还要快。

永久冻土是北极生态系统的基础,也是地球的一大碳汇系统。当永久冻土融化时,土壤将会失去其承载能力,此外,冻土中储存的有机碳更容易分解成二氧化碳和甲烷等温室气体,从而导致全球变暖。通过永久冻土融化释放温室气体会导致所谓的正反馈循环,即自我强化过程——永久冻土融化,释放温室气体,导致全球变暖加剧,然后又加剧永久冻土融化……陷入恶性循环。

但除了气温,北极地区的降水量也在增加。在冬季,这对永久冻土有负面影响,冬季较厚的一层雪具有隔热作用,保护永久冻土不受极冷空气的影响,因此不会冷却太多。但人们对夏季降水的影响知之甚少。

雨水试验

瓦格宁根大学(WUR)植物生态与自然管理主席小组的研究人员在东北西伯利亚冻土带进行了一项灌溉试验,以研究夏季极端降水对永久冻土的影响。博士候选人鲁纳·马格努松(Rúna Magnússon)选择了20个监测点,并使用洒水器为一半的监测点提供额外的水。该实验模拟了一个非常潮湿的夏天对冻土的影响,对这些场地进行了几年的冻土融化深度和其他土壤和植被特征进行监测。

平均而言,灌溉地的永久冻土融化速度加快了35%,使得更多的土壤易受土壤碳分解为温室气体的影响。一个重要的发现是,极端潮湿的夏天的影响持续了几年,即使在洒水试验两年后,灌溉场地下的永久冻土仍在快速融化。

瓦格宁根大学与斯德哥尔摩大学的研究人员合作进行的另一项模型分析显示,在高降雨和高气温并存的时期,永久冻土融化尤其迅速。马格努松说:“在潮湿的夏天,永久冻土融化到更深处,我们并不感到惊讶,但这种影响会如此极端,持续数年,这真是出乎意料。”

低估气候变化的风险

随着降水量的增加,在变暖的北极地区,极端降水将变得更加频繁,这些结果对永久冻土来说是个坏消息。马格努森解释说:“如果我们只考虑到更高的温度,我们就会低估气候变化导致的永久冻土融化量,以及释放的额外二氧化碳和甲烷量。”

“但在气候模型中,我们很难现实地描述这种极端降水对永久冻土融化和温室气体排放的影响。这可能会导致我们低估永久冻土融化造成的未来温室气体排放,因此,我们将排放目标保持在全球变暖的1.5或2度以内可能过于乐观。”

研究团队未来的研究工作有望揭示永久冻土对降雨的敏感性在多大程度上随区域而变化,以便对未来的永久冻土融化做出更可靠的估计。

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