不，灾难并非迫在眉睫。但新的发现为北极——以及我们星球——正在发生的转变提供了令人担忧的见解。
阿拉斯加北极海岸沿海苔原上塌陷的永久冻土块。（来源：USGS）
|3月9日更新：
我在本文末尾增加了一些关于此处描述的永久冻土研究意义的评论。 | 曾几何时，人们认为北极最寒冷陆地区域至少在暂时程度上能免受气候变暖的一个主要——且令人担忧——的影响：大范围的永久冻土融化。但最近的一项研究表明，这些最北端的北极地区很可能会比预期的更早解冻。这令人担忧，因为永久冻土融化会释放导致气候变暖的温室气体。总的来说，新的发现加上以往的研究表明，北极已进入一个新的时代——称之为“大融化”——这对整个地球都有影响。永久冻土是永久冻结的土壤、沉积物和岩石，有时含有冰楔。尽管它分布在地球表面的15%，但却储存着地球土壤碳的约一半。科学家们长期以来一直担心，气候变暖将导致大量碳以二氧化碳和甲烷的形式释放到大气中，从而加速全球变暖。这项新的研究发现，如果人类温室气体排放不受遏制，北极最寒冷地区永久冻土将在本世纪内经历大范围融化——而不是像以前认为的数百年之后。随着它们的融化，它们将成为向大气中释放更多气候变化碳的净源。这种转变将在相对较短的40至60年内达到顶峰。“我们不断发现更多惊喜，”美国宇航局喷气推进实验室的尼古拉斯·帕拉祖（Nicholas Parazoo）说，他是这项发表在科学期刊《冰冻圈》（The Cryosphere）上的研究的主要作者。“这一切中最可怕的词是‘不可逆转’。一旦我们融化永久冻土，就很难再冻结了。”
北半球永久冻土带。（来源：Hugo Ahlenius, UNEP/GRID-Arendal via NASA）在这项研究中，帕拉祖和他的同事们使用了一个复杂的计算机模型，模拟了当北极对气候变暖做出反应时，永久冻土中的碳会发生什么。从融化的永久冻土中释放的碳是其中一种变化——但这并非唯一的变化。气候变暖也往往会刺激灌木、树木和其他植被的生长，以及它们向北向苔原地区的扩散。这一点很重要，因为生长的植物会从大气中吸收碳，抵消永久冻土融化释放的碳。许多以前的研究只关注这个方程式的一面：碳的释放。但要理解全貌，必须同时考虑另一面。而这正是帕拉祖和他的同事们在他们的建模研究中所做的，并将其与已经发生的事情的观测结果进行了比较，以核对模型结果。模拟显示，到2300年，北半球大部分高纬度地区将发生大范围且基本上永久性的永久冻土解冻。在这个区域中，约有240万平方英里（620万平方公里）——大约相当于美国四分之三的面积——预计将成为大气中的长期碳源。这一预测考虑了植物的生长增加。在现在到2300年之间，总共将排放1200亿吨碳。其中大部分将来自最寒冷、最北端的地区。仅在本世纪，该最北端地区将排放不到100亿吨碳，因为那里的永久冻土融化速度比预期的快得多。根据这项研究，总共将在现在到2300年之间在那里释放约950亿吨碳。950亿吨碳大约是自1870年工业革命开始以来，通过燃烧化石燃料向大气中排放的所有碳的四分之一。换句话说，这大约是2016年所有化石燃料燃烧产生的碳的10倍。研究表明，南部地区的碳源形成速度将较慢，到2300年产生的碳也较少。这是因为那里的温暖温度预计会促进灌木和树木的生长。但从长远来看，这个更南部的环境最终会赶上来。原因在于，在气候变暖的情况下，野火会更加频繁，并会摧毁许多灌木和树木。“然后，永久冻土的排放将抵消这些植被的碳吸收，”帕拉祖说。
2016年西伯利亚野火的自然和假彩色卫星图像动画。（图像：NASA Worldview。动画：Tom Yulsman）虽然并非微不足道，但到2300年预计来自永久冻土的总排放量与燃烧化石燃料相比并没有什么竞争力。但这不应该让人感到特别安慰。“我们仍然会有一个额外的碳源需要处理，”帕拉祖说。考虑到将全球变暖限制在2摄氏度以下（正如《巴黎气候协定》中所述）的难度，进入大气层的每一十亿吨碳都至关重要。正如《自然》（Nature）杂志2015年的一篇概述文章所说，有些干涩地：
尽管来自永久冻土区的碳排放量不太可能超过化石燃料的排放量，但每额外一吨碳排放到大气中，很可能会给社会带来额外的成本。
此外，2300年这个年份并没有什么神奇之处——碳并不会在那一刻停止从融化的永久冻土中泄漏出来。帕拉祖的模型显示“没有减缓的迹象”，他和他的合著者写道。从长远来看，永久冻土可能会向大气中添加巨量的碳，并可能对地球气候产生重大影响。要真正理解这一点，了解永久冻土的性质会有所帮助。让我们从一个比较开始：在相对温暖的环境中，微生物会将死亡的有机物分解成更简单的化学成分，在此过程中释放二氧化碳。如果你曾将食物放在柜台上放了很久，你就会知道会发生什么。当微生物开始分解有机物时，食物就会变质。那些难闻的气味？它们可能是分解过程中产生的化学副产品。但如果你把食物放进冰箱，情况就完全不同了。有机物由于低温而被微生物活动保护起来。这就是在高纬度地区大规模发生的情况。在数千年的时间里，动植物的残骸堆积在永久冻土冰箱中，被冻结起来，免受微生物的腐烂。因此，据估计，1.7万亿吨碳被认为储存在这些永久冻土沉积物的有机物中。这不仅占地球土壤碳的一半，而且几乎是大气中所有碳的两倍。“那里有大量的碳，长久以来一直被冻结着，”帕拉祖说。但全球变暖打开了永久冻土冰箱的门，让微生物有机会开始分解这些有机物，在某些条件下以二氧化碳的形式，在另一些条件下以甲烷的形式将碳释放到大气中。毫无疑问，高纬度地区正在升温。北极地区的升温速度是全球平均速度的两倍，这一现象被称为北极放大。据NASA的合作作者兼帕拉祖的同事查尔斯·米勒（Charles Miller）称，永久冻土土壤的升温速度甚至比北极空气温度还快——截至2013年，在短短30年内就高达4.5华氏度（约2.5摄氏度）。“由于北极放大效应，它会融化，”帕拉祖说。“永久冻土对气候变暖非常脆弱。问题在于时间和规模。”他的研究对这些问题提供了一些广泛的答案。但许多更细节的问题仍有待解决。此外，还需要更多的研究来证实帕拉祖及其同事的发现。至少所有迹象都指向一个结论：我们正处于一场大融化的开端，这场融化可能会持续数百年。随着它的发生，北极——以及我们的整个星球——将被改变。可能会有惊喜——大融化可能发生得更快，碳排放速度更快，对气候的影响也可能更大。还要记住，北极已经经历了巨大的变化，这些变化正在影响当地社区和本土物种。随着该地区升温速度比其他任何地方都快，海冰急剧缩小。事实上，今年冬季的海冰面积已创下历史新低，并且继过去三年创纪录的低点之后，3月份的冬季海冰范围很可能也会创下历史新低。不断缩小的海冰以及快速变暖的北极地区其他变化正在从根本上引发北极生态系统的变化。这些变化将陆地北极物种置于危险之中，包括狼獾、旅鼠和雪鸮——而不仅仅是北极熊。北极发生的事情也不会仅仅留在北极。除了影响更南方的天气外，该地区被科学家视为“煤矿里的金丝雀”——向我们发出警告，其他地方即将发生更快的变化——而且不是在几百年后，而是要快得多。从这个角度来看，永久冻土的大范围融化和气候变暖温室气体的释放是“大融化”的众多方面之一。即使目前的が研究表明它将发生在几个世纪的时间尺度上，这也不是延迟采取行动控制温室气体排放的理由。我们等待的时间越长，就越难避免最坏的结果，也越难适应不可避免的长期变化。帕拉祖等人的永久冻土研究提醒我们，我们可能会长期生活在气候变化之中。这种现实要求我们重新思考“可持续”的含义。德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所极地和海洋研究中心主任安特耶·博蒂乌斯（Antje Boetius）说：“‘可持续’实际上意味着我们找到了一个思考长远时间尺度、超越一代人的方法。”她指出，政客和商人往往只考虑几年。“但当我们科学家谈论北极地区的未来，或者当土著居民谈论过去和未来时，他们指的是几代人、几个世纪，甚至更长远。” |
更正：本报道的先前版本曾称，估计有17万亿吨碳储存在永久冻土沉积物的有机物中。小数点放置错误。实际数字是1.7万亿吨。报道已相应更正。|
