北極：甲烷大爆發(fā)

呂　靜　王平才

儲(chǔ)存在遠(yuǎn)北的碳，有可能將全球溫度提高10℃或更高；這導(dǎo)致釋放出更多的溫室氣體，這些釋放物再引起進(jìn)一步升溫——這種惡性循環(huán)最終將可能使氣候失去控制

“我很吃驚，實(shí)在是震驚，整個(gè)北極地區(qū)的永久凍結(jié)帶正在快速融化，到處是由冰水化成的湖泊，甲烷冒著泡從湖水中汩汩涌出。”阿拉斯加大學(xué)生態(tài)學(xué)家凱蒂?沃爾特說(shuō)。她曾于今年早些時(shí)候再赴西伯利亞調(diào)查。

早在2006年，沃爾特就在《自然》雜志上撰文，警告人們隨著西伯利亞永久凍結(jié)帶的融化，甲烷釋放量的增長(zhǎng)可能會(huì)加速氣候的變化。但是，就算她本人也沒(méi)有預(yù)料到變化速度竟如此之快。她說(shuō)：“西伯利亞的湖區(qū)面積比我在2006年的測(cè)量數(shù)據(jù)增大了5倍，這是史無(wú)前例的全球性事件，慣性使得更多的永久凍土帶加速融化。”

過(guò)去30年間，地球平均升溫不足1℃，但北冰洋大部分地區(qū)卻上升了大約3℃；一些冰原消失的地方，氣溫甚至上升了5℃。

這種劇烈變暖并不僅限于北冰洋地區(qū)，還延伸到周圍的雪原、冰原和永久凍土帶，深入到西伯利亞、阿拉斯加、加拿大、格陵蘭和斯堪的納維亞半島的大部分地區(qū)。2007年，北美洲北部地區(qū)的溫度比1951年至1980年間平均氣溫上升了大約2℃，西伯利亞的部分地區(qū)升溫超過(guò)3℃。

北極的迅速變暖意味著，很可能在本世紀(jì)末，地球最北端將升溫10℃，到時(shí)候數(shù)百米深的永久凍土帶將面臨著融化的風(fēng)險(xiǎn)——北極地區(qū)不僅僅是一塊易碎的反射鏡，也是一個(gè)巨大的碳和甲烷的存儲(chǔ)庫(kù)，這些溫室氣體被固定在凍土之中或被埋藏在海床之下的冰結(jié)構(gòu)中。

可怕的“解凍”

有人預(yù)測(cè)，到2030年的時(shí)候，北極將可能再無(wú)夏冰。通常，對(duì)生態(tài)環(huán)境感興趣的人們對(duì)于冰原消失后果的討論總是集中在依靠海冰捕獵的北極熊所面臨的困境。然而，更大的問(wèn)題還不在此。變暖的北極將改變整個(gè)地球，一些潛在的后果簡(jiǎn)直可以說(shuō)是災(zāi)難。

比如，洋流變化會(huì)干擾亞洲季風(fēng)，而將近20億人依靠這些季風(fēng)提供的雨水來(lái)種植糧食。更可怕的是，從融化的永久凍土帶釋放出的甲烷有可能產(chǎn)生反饋，導(dǎo)致全球氣候失控——假如更多的甲烷被釋放出來(lái)，那么，無(wú)論我們?cè)僭鯓哟蠓麥p溫室氣體排放，地球都會(huì)變得更熱。最近的研究表明，從融化凍土帶釋放出的甲烷量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人們過(guò)去的設(shè)想。在過(guò)去10年保持靜止不變之后，大氣甲烷水平已開始再次升高，來(lái)源可能就是北極永久凍土帶。

在北半球，有1/4的陸地地表包含永久凍土，即永久凍結(jié)的土壤、水和巖石。在一些地方，永久凍土是在最后一個(gè)冰河時(shí)代形成的，那時(shí)海平面很低，這些永久凍結(jié)帶延伸在海洋之下，深藏于海床下。

現(xiàn)在，大面積永久凍結(jié)帶開始消融，結(jié)果是快速侵蝕的土壤、扭曲的高速公路和管道、坍塌的建筑物，以及“醉倒的”森林。

然而，真正讓人擔(dān)心的是，包含于永久凍結(jié)帶中的有機(jī)碳，它們以很久以前死去的動(dòng)植物形式存在。比如，奇異的猛犸象已經(jīng)被冰凍了數(shù)萬(wàn)年。當(dāng)永久凍結(jié)帶融化之際，其中的大部分碳都可能會(huì)釋放到大氣中。

沒(méi)有人確切地知道永久凍結(jié)帶中鎖定了多少碳，但其數(shù)量似乎遠(yuǎn)比我們想象的要多。去年，由佛羅里達(dá)大學(xué)愛德華?索爾領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)國(guó)際合作研究表明，永久凍結(jié)帶的碳含量是先前估計(jì)的兩倍，約為16000億噸——該數(shù)目大約是全世界土壤中碳總量的1/3，是大氣中碳含量的兩倍。

定時(shí)炸彈

索爾估計(jì)，按照標(biāo)準(zhǔn)情況，本世紀(jì)將有1000億噸的碳會(huì)被解凍釋放出來(lái)。如果這些碳都以甲烷的形式出現(xiàn)，那么，其產(chǎn)生的溫室效應(yīng)以目前二氧化碳年排放水平計(jì)，相當(dāng)于270年的排放量。“這是一種緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)的定時(shí)炸彈。”

已有40000年歷史的東西伯利亞永久凍結(jié)帶是一個(gè)熱點(diǎn)。“全球碳項(xiàng)目”是一個(gè)分析碳循環(huán)的研究網(wǎng)絡(luò)，共同主持該項(xiàng)目的菲利普?西艾斯說(shuō)，僅東西伯利亞這一個(gè)地方就含有5000億噸碳。他還指出，2007年的夏季，東西伯利亞時(shí)有比正常氣溫高7℃的情況。

高溫意味著上層土壤的季節(jié)性融化延伸到超過(guò)正常的更深區(qū)域，永久凍土的下層開始融化。微生物能夠分解任何融化層中的有機(jī)物質(zhì)，不僅釋放出碳，還會(huì)產(chǎn)生熱，從而導(dǎo)致更深層的融化。西艾斯說(shuō)，由有機(jī)質(zhì)分解腐爛所產(chǎn)生的熱是另一個(gè)加快凍土融化的正反饋。

融化在永久凍土中的碳既能以二氧化碳也可以甲烷的形式進(jìn)入大氣，后者是更強(qiáng)效的溫室氣體。在這些地區(qū)典型的沼澤土壤和湖泊的低氧條件下，有機(jī)物質(zhì)會(huì)分解出更多甲烷的形式。

在低洼地帶，隨著含冰量很高的凍土融化，土地體積的縮減會(huì)導(dǎo)致地面塌陷，融化的冰水會(huì)形成熱融湖泊。衛(wèi)星勘察顯示，這類熱融湖的數(shù)目正在增加。而沃爾特和其他人的研究顯示，它們可能正是甲烷的一個(gè)重要來(lái)源。

將這些研究集中在一起，最新的研究為我們描繪了一幅令人不安的景象。現(xiàn)有的模型沒(méi)有包括物質(zhì)分解所產(chǎn)生熱量的反饋?zhàn)饔茫裕瑑鐾翆?shí)際融化的速度要比一般設(shè)想的更快。西艾斯說(shuō)：“最深的永久凍土帶有可能用不了500年，而是在100年內(nèi)就會(huì)消失殆盡。”

永久凍土并不是甲烷的唯一來(lái)源，淺海的沉積物也可能含有豐富的甲烷水合物，這是一種內(nèi)藏甲烷的冰形式(甲烷含量高的就被稱為可燃冰)。讓人擔(dān)心的是，人們認(rèn)為北冰洋下面儲(chǔ)有大量的甲烷水合物。由于這里的水非常冷，人們可以在更接近地表的地方發(fā)現(xiàn)甲烷水合物。這些淺表沉積物對(duì)于地表水的升溫更為敏感。

挪威特羅姆瑟大學(xué)的尤爾根?明內(nèi)特曾分析過(guò)以往北極甲烷水合物的噴發(fā)，他認(rèn)為，“全球變暖將引起更多噴發(fā)和更多釋放。”

危險(xiǎn)已經(jīng)來(lái)臨？

雖然自從前工業(yè)時(shí)代起，大氣甲烷水平已經(jīng)比過(guò)去增加了一倍，但在過(guò)去的10年前后，卻沒(méi)有多大變化。可是隨后，在2007年，幾百萬(wàn)噸的額外甲烷神秘地進(jìn)入了大氣層。利用遍布全球的甲烷監(jiān)測(cè)器進(jìn)行詳細(xì)分析的結(jié)果指出，這些甲烷大部分來(lái)自遠(yuǎn)北地區(qū)。西艾斯說(shuō)，西伯利亞的永久凍土帶看起來(lái)像是最大的來(lái)源。

這種說(shuō)法還有爭(zhēng)議。麻省理工學(xué)院全球改變科學(xué)中心的馬特?里格比曾經(jīng)分析過(guò)甲烷激增，他說(shuō)，我們還不能斷定融化凍土的釋放就是主要促成甲烷增高的原因，但“2007年西伯利亞異常溫暖，而在氣溫升高的時(shí)候，我們有可能看到釋放量的增多”。

升高可能僅僅是一種暫時(shí)現(xiàn)象，或某一大事件的開始。西艾斯說(shuō)：“一旦這個(gè)進(jìn)程啟動(dòng)，很快就會(huì)變得不可阻擋。”

沃爾特同意這種說(shuō)法。她估計(jì)，現(xiàn)在只有幾千萬(wàn)噸的甲烷被釋放。“但是，還有幾百億噸可能被釋放，”全球變暖的速度越快，釋放量提高得就越快。

儲(chǔ)存在遠(yuǎn)北的碳，有可能將全球溫度提高10℃或更高，這導(dǎo)致釋放出更多的溫室氣體，這些釋放物再引起進(jìn)一步升溫——這種惡性循環(huán)最終將可能使氣候失去控制。

洋流輸送減弱的后果

對(duì)于北極冰融，還有一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題，這就是：越來(lái)越多的淡水涌入北冰洋。海冰范圍和厚度的縮減已經(jīng)增加了大量淡水，與此同時(shí)，河流入海的水量比半個(gè)世紀(jì)之前增加了10%。部分原因是由于空氣變暖導(dǎo)致降水增加——溫暖的空氣可以容納更多水分；另一部分原因是由于永久凍土帶和冰雪融化的結(jié)果。然而，還有更多的淡水來(lái)自融化的格陵蘭冰原。隨著北極的進(jìn)一步變暖，這些淡水溪流將會(huì)增多。

這些額外的淡水將使驅(qū)動(dòng)熱鹽環(huán)流或叫做海洋輸送流的泵力減弱。其中最著名的洋流是北大西洋灣流。這些傳輸是在所有大洋中進(jìn)行的，它開始于大西洋的最北部，在格陵蘭，通常密度高的水會(huì)沖入洋底，這里的水之所以變得致密，部分原因是因?yàn)闇囟鹊停€有一部分原因是因?yàn)樾纬珊１黾恿他}度。隨著大量額外淡水的涌入，當(dāng)海水變得相對(duì)溫暖、而且不再那么咸時(shí)，人們就會(huì)擔(dān)心驅(qū)動(dòng)熱鹽環(huán)流的泵力減緩，這有可能造成歐洲北部氣溫下降(極端情況即電影《后天》里面所描述的情形)。

即使洋流輸送放慢也會(huì)產(chǎn)生巨大的變化。氣候模型表明，海洋輸送的變化會(huì)改變?nèi)澜绲慕涤昴Ｊ健＿@些模型是以對(duì)過(guò)去海洋傳送關(guān)閉期間氣候如何改變的研究為背景的。

英國(guó)雷丁大學(xué)氣候系統(tǒng)研究沃爾克研究所的董步文(音)說(shuō)，最嚴(yán)重的后果，是大概會(huì)中斷并可能完全毀掉亞洲季風(fēng)，導(dǎo)致南亞的嚴(yán)重干旱。他說(shuō)：“這可能會(huì)給這些國(guó)家造成巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響。”

再重復(fù)一遍，季風(fēng)中斷將會(huì)對(duì)南亞的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大影響。亞州季風(fēng)是這塊人口最為稠密的大陸上大部分地區(qū)最主要的水源。南亞的人口約為20億，占地球人口的1/3，這里的人們依靠季風(fēng)栽種糧食。

沒(méi)有人能確定所有這一切發(fā)生的可能性。事實(shí)上，政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)的科學(xué)家已經(jīng)匯編出一些報(bào)告，但在確定這類事件的可能性上卻沒(méi)能達(dá)成一致意見。結(jié)果是，在最近的報(bào)告中這種“可怕的情景”很少被提及。

但最新的研究結(jié)果表明，鑒于北冰洋夏季海冰的縮減速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了IPCC模型預(yù)測(cè)，我們不能忽視這些可能性。