冰雪下的火焰:前所未見的北極野火燃燒了什麼?
2020年10月15日09:46

  來源:Nature自然科研  

  野火釋放了創紀錄的二氧化碳,一部分原因是野火燃燒的是一直以來作為碳彙的古代泥炭地。

  今年夏天,野火肆虐北極圈,苔原燃燒起來,將西伯利亞的城市蒙上了一層煙塵,刷新了以往的火災季節紀錄。截至8月末火災季節退去之時,火災已釋放了2.44億噸二氧化碳,較去年同比增長35%,打破了之前的紀錄。科學家們說,罪魁禍首之一是隨著北極融化而燃燒的泥炭地。

今年,北方的火災(如上圖所示的西伯利亞南部新西伯利亞地區的火災)釋放了創紀錄的二氧化碳。來源:Kirill Kukhmar/TASS/Getty
今年,北方的火災(如上圖所示的西伯利亞南部新西伯利亞地區的火災)釋放了創紀錄的二氧化碳。來源:Kirill Kukhmar/TASS/Getty

  泥炭地是浸水的植物緩慢腐敗而累積形成的富碳土壤,有時要上千年才能形成。它們是地球上碳密度最高的生態系統;一個典型的北方泥炭地所包含的碳大約是北方森林的十倍。泥炭地燃燒時,其中蘊含的古代碳被釋放進大氣,增加了可引起氣候變化的溫室氣體。

  全球近一半的泥炭地存儲碳位於北緯60-70度的北極圈周圍。現在的問題是,隨著地球變暖,預計歷史上被冰凍的富碳土壤將開始融化,使之更易發生野火,更有可能釋放大量的碳。這是一個反饋循環:泥炭地釋放更多的碳,全球變暖加強,引起更多的泥炭地融化,導致更多的野火(見“燃燒的泥炭地”)。8月發表的一項研究顯示,北方泥炭地最終可能從一個淨碳彙變為一個淨碳源,進一步加快氣候變化。

  倫敦政治經濟學院的環境地理學家Thomas Smith說,2019年和2020年前所未有的北極野火表明,轉型變化已經發生了,“準確地說,這種變化觸目驚心。”

  殭屍火災

  今年北極的火災季節開始得異常早:早在5月,西伯利亞林木線北邊即有火災發生,而正常情況下應該是在7月左右才會開始 。一個原因是冬季和春季溫度高於正常水平,為火災埋下了隱患。另一種可能是,整個冬季,泥炭地的火點都在冰雪下面陰燃,最終在春季冰雪融化時像殭屍一樣炸出來了。科學家們表示,這種低溫無焰的燃燒可以發生在泥炭地和其他有機物質中,比如煤炭,時間可以長達幾個月,甚至幾年。

  邁阿密大學的地理學家Jessica McCarty表示,由於開始得早,北極的一些野火燃燒的時間比平常要長,“而且燃燒點也比過去更靠北——在那些我們曾經認為可防火而非易發生火災的地方。”

來源:哥白尼大氣監測服務中心/歐洲中期天氣預報中心;Hugelius, G。 et al。 Proc。 Natl。 Acad。 Sci。 USA117, 20438–20446 (2020)
來源:哥白尼大氣監測服務中心/歐洲中期天氣預報中心;Hugelius, G。 et al。 Proc。 Natl。 Acad。 Sci。 USA117, 20438–20446 (2020)

  現在,研究人員正在評估今年的北極火災季節有多嚴重。俄羅斯野火遠程監測系統記錄了俄羅斯最東邊的兩個地區的18591場火災,過火面積將近1400萬公頃,俄羅斯科學院蘇卡切夫森林研究所的火災專家Evgeny Shvetsov說。大部分火災發生在永久凍結帶,這裏的地面一般常年處於凍結狀態。

  為了評估創紀錄的二氧化碳釋放,歐洲委員會哥白尼大氣監測服務中心(Copernicus Atmosphere Monitoring Service)使用衛星研究野火的位置和強度,再計算每場火災可能燃燒了多少燃料。歐洲中期天氣預報中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的大氣科學家Mark Parrington參與了分析,他說即便如此,也可能低估了實際情況。泥炭地發生的火災可能密度過低,而無法被衛星傳感器捕捉到。

  泥炭地問題

  今年的北極火災對全球氣候的長期影響有多大,取決於燃燒的是什麼。因為泥炭地不像北方森林,它們不會在火災發生後快速重生,因此而釋放的碳將永久性地進入大氣。

  Smith計算發現5-6月大約一半的北極火災發生在泥炭地,而且在很多情況下,這些火災持續了好幾天,這意味著厚厚的泥炭層或其他富含有機物質的土壤為火災提供了燃料。

  8月的研究發現,北半球有將近400萬平方千米的泥炭地。領導開展這項研究的斯德哥爾摩大學永凍層科學家Gustaf Hugelius說,冷凍且較淺的泥炭地超出此前預期,因此易發生融化、脫水。他和同事還發現,雖然幾千年來泥炭地一直在積累存儲碳,幫助冷卻氣候,但是將來它們可能成為向大氣中釋放碳的淨碳源——也許在本世紀末便會發生。

  預計隨著氣候變暖,西伯利亞的火災風險將上升,但是很多研究顯示,這種轉變已經開始了,研究北極火災的美國國家航空航天研究所環境科學家Amber Soja說。“你預計將要發生的已經發生了,”她說,“在某些情況下,實際發生的速度比我們預計的還要快。”

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