研究：永冻土融化似乎正在加速排出北极湖泊的水

研究：永冻土融化似乎正在加速排出北极湖泊的水研究北极低地湖泊系统的科学家们有一个惊人的发现，他们利用卫星数据发现这些水体消失的速度比预测的要快得多。他们怀疑其原因是通过融化的永久冻土形成的新排水通道，这些通道正在将整个地区的湖泊吸干。在北极发生的变化是广泛而深刻的，新发现继续塑造我们对仍将发生的事情的理解。上个月发表的一项研究发现，该地区的变暖速度几乎是全球平均水平的四倍，这比研究人员们想象的要快得多。本周的另一项研究还发现，即使我们今天停止燃烧化石燃料，格陵兰冰盖的融化已经使地球的海平面上升了近一英尺。这些结论源于对现代卫星数据的新分析，它继续为研究人员研究气候变化提供了一个强大的新工具。这项由佛罗里达大学博士后研究员ElizabethWebb领导的新研究遵循了类似的思路，作者使用卫星数据对整个北极地区的地表水变化进行远程监测并使用机器学习来评估2000年至2021年间发生的变化模式。“我非常喜欢使用遥感技术的一点是，你可以回答那些看起来不可能的大问题--我们现在有能力回答它们，只是在过去的5、10年里，我们才有了计算能力和资源来完成这个任务，”Webb说道。研究小组的分析显示，在北极的湖泊丰富的地区--横跨加拿大、俄罗斯、格陵兰岛、斯堪的纳维亚半岛和阿拉斯加的北部地区--出现了大规模干燥。这些水体占北极低地的20%至40%，是偏远社区的重要水源，也是野生动物的栖息地。虽然气候科学家曾预计它们会在未来的某个时候干涸，但这一过程已经在进行中的说法跟模型所讲述的故事相悖。最初，随着地面上的冰雪融化，气候变化预计会扩大这些湖泊，预计在本世纪中期或下个世纪的某个时候才会出现干燥效应。相反，研究小组怀疑解冻的永久冻土即位于北极大部分地区的冻土板，正在将被侵蚀的土壤推向湖泊并为排水创造新的渠道。其他因素则包括气温上升及秋季降雨量增加。研究报告的共同作者JeremyLichstein说道：“降雨量增加会减少地表水，这似乎是反常的。但事实证明，科学文献中已经有了物理解释：雨水将热量带入土壤并加速了永久冻土的解冻，这可以打开地下通道进而使地表排水。”冻土层解冻的速度比预期的要快，这一观点无疑令人担忧，因为这层冰冻的土壤中藏有大量的有机物和温室气体，其在解冻的时候会释放到大气中。科学家们呼吁对化石燃料的燃烧进行反思以阻止在北极地区看到的这些变化以及全球变暖的更广泛影响。“雪球已经在滚动，继续做我们正在做的事情是行不通的，”Webb说道。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1311189.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1311189.htm

气候研究人员警告：到2100年93%的地表永久冻土可能消失

气候研究人员警告：到2100年93%的地表永久冻土可能消失据一个国际科学家小组称，到2100年，地球上大部分的近地表永久冻土可能会消失。这一预测是在将当前的气候模式与300万年前的地球气候进行对比分析后得出的。这些专家确定，与1850年至1900年前工业化时期观测到的水平相比，近地表永久冻土可能减少93%。这一预测是根据政府间气候变化专门委员会最新报告中最严重的气候变暖情景做出的。到2100年，地球的近地表永久冻土层（土壤层上部10到13英尺）可能只存在于西伯利亚高地东部、加拿大北极群岛和格陵兰岛最北部--就像在中更新世温暖时期一样。这项研究最近发表在《美国国家科学院院刊》上，由中国科学院和南京信息工程大学的郭东林领导。来自美国、俄罗斯、英国、德国、日本、加拿大、荷兰、法国和瑞典的科学家共同参与了这项研究。作者写道："我们的研究表明，在类似于全球变暖持续不减的气候条件下，地质过去的近地表永久冻土范围比现在要小得多。"阿拉斯加大学费尔班克斯地球物理研究所（UniversityofAlaskaFairbanksGeophysicalInstitute）的名誉教授弗拉基米尔-罗曼诺夫斯基（VladimirRomanovsky）是共同作者之一。他是永久冻土研究领域的顶尖科学家。罗曼诺夫斯基说："在未来77年里，这么多近地表永久冻土的消失将对人类生计和基础设施、全球碳循环以及地表和地下水文产生广泛影响。这项研究为地球气候正在发生的变化敲响了又一记警钟。"对上新世中期温暖时期气候的模拟与IPCC最新报告中化石燃料发展路径下本世纪末的气候预测相似。这条道路是为未来社会提出的五条道路中最暗淡的一条。对上新世中期温暖时期的模拟和对2100年永久冻土范围的预测只侧重于近地表永久冻土，而近地表永久冻土对气候变暖的抵抗力不如深层永久冻土。根据十个计算机模型的预测，如果地表气温上升13.5华氏度，按照IPCC的化石燃料发展路径，到2100年，地球的近地表永久冻土将比1995-2014年损失约77%。论文作者选择将地球的未来预测与大约300万年前的中新世温暖时期进行比较，因为这是地球地质历史上最近的全球持续温暖时期。科学家们几乎没有关于上新世中期温暖时期北半球永久冻土的直接信息。为了克服这一问题，他们分析了其他因素，如植被组成和特殊土壤特性，以重建地表气温记录。根据这些代用证据，他们预测了上新世中期暖期的永久冻土范围。通过计算机建模，他们确定当时的全球年平均地表温度比工业化前时期高出5到6华氏度。研究还表明，北极地区的气温要高出近13度。论文指出，阿拉斯加西北部的海洋化石沉积物记录也推断出没有永久冻土。作者补充说，模拟的冬季和夏季温度及降水变量对永久冻土稳定性的影响最大，而这些变量在更新世中期以及2100年和2200年的情况类似。对上新世中期温暖期永久冻土分布和相关气候驱动因素的研究"可以提高我们对未来气候变暖时永久冻土流失的程度、动态和不确定性的理解"。作者写道："根据我们的研究结果，北半球近地表永久冻土的未来似乎暗淡无光。持续的气候变暖和相关的近地表永久冻土退化可能会导致人类尚未经历过的环境和环境条件的变化，这意味着必须进一步强调永久冻土退化的重要性。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393457.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393457.htm

近20年北极发生了什么？ 海冰持续退缩 植被绿化加速

近20年北极发生了什么？海冰持续退缩植被绿化加速科技部自2012年开始组织编制《全球生态环境遥感监测年度报告》（下称《年度报告》）。该年度报告2022年的两个专题之一即“北极地区冰雪与植被变化”（下称“报告”），在上述发布会上发布。据科技部国家遥感中心主任、该年度报告编委会主任赵静介绍，该课题组综合利用风云三号等多源遥感数据，监测了北极海冰、格陵兰冰盖和北极陆地植被，分析了其时空格局和变化特征，评估了大气、海洋和人类活动等要素的影响。“北极海冰变化带来的潜在影响很多，其中全球气候变化和北极航道是最受关注的两方面。”报告分析称。海冰缩减超200万平方公里所谓“北极放大”效应，是北极加速变暖的现象，即北极地区变暖速率超过全球平均变暖速率的2倍。随着全球温度升高，北极海冰快速缩减，开阔水域面积增大，使太阳辐射吸收增加，北极温度进一步升高，又加剧了海冰缩减，这是“北极放大效应”产生的主要原因。“因此，北极海冰覆盖范围是北极及全球气候变化的重要指示剂。”报告称。全球海冰主要分布在南北两极，覆盖面积约2500万平方公里；北极海冰平均面积约1000万平方公里，每年3月份面积达到最大，9月最小。关于南北两极对气候变化的响应，黄华兵分析称，两者存在明显差异：南极气温上升较慢，部分地区甚至呈现出变冷的趋势，比如，南极冰盖表面融化、变化均不显著。“但整个北极地区在急剧变暖，冰雪的损失正在迅速增加。”报告称，2002~2021年北极海冰总体覆盖范围呈快速缩减趋势；每年最小海冰覆盖范围出现在9月份，近20年平均下降10.1万平方公里，缩减范围超过200万平方公里，到2021年9月，海冰覆盖范围为396万平方公里。相对而言，年内最大海冰覆盖范围（3月份）下降速率较小。此外，北极冬季多年冰快速缩减，逐渐被一年冰取代；冬季多年冰在总海冰覆盖范围中的占比从28%下降到13%；北冰洋大西洋扇区海冰在2020年和2021年夏季已近乎完全消失。发育于北半球高纬度地区格陵兰岛的格陵兰冰盖，是世界上除了南极冰盖之外的唯一冰盖，面积约177万平方公里，占比超过格陵兰岛面积的80%。据测算，格陵兰冰盖全部融化后可使海平面上升7.4米。近20年来，格陵兰冰盖融化年际波动显著，但融化范围总体未出现明显变化；冰盖表面融化加剧，形成更多的湖泊和河流等冰面水系；冰盖的边缘也有84%的冰川出现退缩，平均退缩距离约1.37千米。从北极海冰减少对全球气候变化和北极航道的影响看：一方面，北极海冰的减少，为人类开发利用北极航道提供了便利；但另一方面，海冰退缩、陆表季节性积雪减少以及格陵兰冰盖消融面积增加，减少地表反射，进一步加剧北极增温；冰盖融化导致海平面上升，影响沿海城市与岛屿的社会经济、自然环境与生态系统。据新华社报道，北极地区近年来野火频发，这样的火灾在本世纪中叶之前可能反复出现且愈演愈烈。北极地区土壤内，特别是处于冰冻或泥沼状态的泥炭地内，含有大量有机碳，一旦燃烧，会释放更多碳，从而加剧全球变暖趋势。联合国政府间气候变化专门委员会的专家称，北极的夏季无冰时代将比此前预测的本世纪末再提前整整半个世纪，即大约在2050年前到来。植被“绿化”近5年加速与冰雪消融相对应，北极气温升高和降水增加同时导致了北极陆地植被的绿度提高、返青期提前和生长季延长。北极植被变化被认为是全球气候变化的指示针和无损探针。报告称，在站点和个体植株尺度上的研究均表明，北极陆地植被在过去几十年间发生了前所未有的巨大变化。2002~2021年，77.4%的北极陆表区域绿度增加，相当于整个亚马孙雨林的面积（约550万平方公里），其中绿度显著增加的区域占北极陆表面积的四分之一。北极植被绿度最高的5个年份均出现在2017年之后，表明北极植被“绿化”近5年来有加速趋势。北极植被绿度与气温、季节性积雪、人类活动等因素显著相关。近六成北极陆表面积同时呈现融雪提前且植被绿度增加的趋势；北极植被绿度与夏季温暖指数亦呈同步变化趋势；北极植被绿度对人类活动的响应体现在两个方面，人类活动减弱的区域呈现植被“绿化”，而新增的人类活动区域呈现植被“褐化”。对于大范围的植被“绿化”，报告总结称，这影响着该地区的生态系统服务功能，并对野生动物的栖息地和气候系统产生影响。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343529.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343529.htm

10年倒计时：气候变化可能导致北极海冰在 2030 年代彻底消失

10年倒计时：气候变化可能导致北极海冰在2030年代彻底消失新研究预测，即使减少温室气体排放，北极海冰也可能在2030年至2050年间消失，早于IPCC的预测。该研究强调，冰的消耗主要是由于人为排放造成的，并将产生全球性后果，包括更频繁的极端天气事件。如果全球温室气体排放量继续以目前的速度上升，北极地区到2030年代可能会失去所有海冰。减少排放最多可将这一事件推迟到2050年代。这一估计比政府间气候变化专门委员会（IPCC）之前的预测早了十年：到21世纪40年代北极将无冰。浦项科技大学（POSTECH）环境科学与工程系的Seung-KiMin教授和Yeon-HeeKim研究教授以及加拿大环境与气候变化部和德国汉堡大学的研究人员组成的联合小组预测，无论人类是否努力减少温室气体排放，2030-2050年代北极都可能不结冰。研究成果发表在国际期刊《自然通讯》上。自1988年美国国家航空航天局（NASA）的一位气候科学家首次使用全球变暖一词以来，这个词已经家喻户晓。过去几十年来，随着气温的升高，地球上的北极海冰面积迅速减少。北极海冰的减少导致北极变暖加速，这被认为是中纬度地区极端天气事件发生频率增加的原因。黑线（无约束）：原始模型预测-红、蓝、绿线：模型预测受三个观测数据集约束。结果预测，如果温室气体排放量保持目前的增长速度，北极海冰将在2030年代全部消失，即使减排，海冰最终也将在2050年代消失。资料来源：POSTECH为了预测北极海冰消失的时间，研究小组分析了从1979年到2019年的41年数据。通过将多个模型模拟结果与三个卫星观测数据集进行比较，研究小组证实，海冰减少的主要原因是"人为温室气体排放"。人类化石燃料燃烧和森林砍伐导致的温室气体排放是过去41年北极海冰下降的主要驱动因素，而气溶胶、太阳和火山活动的影响则微乎其微。月度分析发现，温室气体排放量的增加导致北极海冰全年减少，与季节或时间无关，但9月份海冰减少的程度最小。此外，研究还发现，IPCC先前预测中使用的气候模型普遍低估了海冰面积的下降趋势，因此在调整未来预测的模拟值时考虑了这一因素。结果表明，在所有情况下，海冰面积的下降速度都在加快，最重要的是证实了即使减少温室气体排放，北极海冰也可能在2050年代完全消失。这一发现首次强调，无论是否实现"碳中和"，北极海冰都有可能消亡。北极海冰加速减少的速度超过了之前的预期，预计这不仅会对北极地区产生重大影响，还会对全球人类社会和生态系统产生重大影响。海冰的减少可能会导致全球范围内更频繁地出现极端天气事件，如严重寒潮、热浪和暴雨，而北极地区西伯利亚永久冻土的融化可能会进一步加剧全球变暖。我们可能会目睹只有在灾难电影中才能看到的可怕场景在我们眼前上演。领导这项研究的Seung-KiMin教授解释说："我们根据观测数据对模型进行了模拟，证实北极海冰耗尽的时间比IPCC之前的预测还要快。无论碳中和政策如何，我们都需要对北极海冰的潜在消失保持警惕。"他还表示，必须"评估北极海冰消失造成的各种气候变化影响，并在制定碳减排政策的同时制定适应措施"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380861.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380861.htm

全球变暖的新威胁：北极永久冻土的“碳炸弹”

全球变暖的新威胁：北极永久冻土的“碳炸弹”但是，永久冻土也是一个日益脆弱的大量碳库。根据研究人员的计算，随着气候变化对北极永久冻土层的削弱，全球每升温1.8华氏度（1摄氏度），随着极地水道的扩张和融化土壤的搅动，释放的碳相当于3500万辆汽车一年排放的碳量。景观动态与研究动机第一作者JoanmarieDelVecchio作为达特茅斯大学的Neukom博士后研究员领导了这项研究，她的顾问和研究共同作者是地球科学助理教授MarisaPalucis和工程学教授ColinMeyer。DelVecchio说："我们从根本上理解了物理学，但当事物开始冻结和解冻时，很难预测哪一方会获胜。如果山坡赢了，它们就会掩埋土壤中的碳。但如果气候变暖，河道突然开始获胜，我们就会看到大量的碳被释放到大气中。这很可能会形成变暖的反馈回路，导致释放更多的温室气体。"达特茅斯大学的研究人员试图了解为什么北极流域的河流面积往往小于气候温暖地区的流域。第一作者JoanmarieDelVecchio（如图）在阿拉斯加进行实地考察时，从河边的工作地点徒步上山，看到陡峭的山坡上没有河流或溪流，于是萌生了这项研究的想法。图片来源：MuluFratkin研究人员试图了解为什么北极流域（河流及其相连水道的总排水面积）的河流面积往往小于气候温暖地区的流域，因为气候温暖地区的流域可能拥有遍布地表的大量支流。DelVecchio现在是达特茅斯大学的访问学者和威廉与玛丽学院的助理教授，她于2019年在阿拉斯加进行实地考察时萌生了这项研究的想法。她从河边的工作地点徒步上山，看到的是没有河流或溪流阻隔的陡峭山坡。DelVecchio说："似乎是山坡赢了，水道输了。我们想测试是否是温度塑造了这一地貌。我们很幸运，在过去几年中获得了大量的地表和数字高程数据。几年前我们不可能完成这项研究。"研究结果与分析研究人员利用卫星和气候数据研究了北半球从北回归线上方到北极的69000多个流域的深度、地形和土壤条件。他们测量了每条河流的河道网络在其流域内所占的土地比例，以及河谷的陡峭程度。在分析的流域中，有47%是由永久冻土形成的。与温带流域相比，这些流域的河谷更深、更陡，河道所占的周围地形面积减少了约20%。研究人员报告说，尽管冰川历史、背景地形陡峭程度、年降水量和其他因素存在差异，但这些相似之处都会影响水和土地的推拉作用。北极流域的形成有一个共同点--永久冻土。DelVecchio说："无论如何，河道更大、更丰富的地区都更温暖，平均气温更高，永久冻土更少。在有永久冻土的地区需要更多的水来开凿山谷。"研究显示，永久冻土限制了北极河流的足迹，也使其能够在冰冻的土地中储存大量的碳。为了估算这些流域因气候变化而释放出的碳量，研究人员将永久冻土中储存的碳量与地面解冻和北极河流蔓延时冲刷造成的土壤侵蚀量结合起来。气候变化影响与未来关切研究表明，北极地区的温度已经比工业化前水平升高了3.6华氏度（2摄氏度）以上，也就是大约自1850年以来。她说，据科学家估计，如果目前的温室气体排放得到控制，到2100年，北极永久冻土的逐渐解冻可能会释放出220亿至4320亿吨二氧化碳，如果不这样做，则会释放出高达5500亿吨二氧化碳。据国际能源机构估计，2022年的能源消耗向大气中排放的二氧化碳超过360亿吨，创历史新高。Palucis说，北极适应寒冷的时间太长了，以至于科学家们几乎不知道，如果永久冻土加速融化，会释放出多少碳，或者碳释放的速度有多快，他的研究小组将北极作为火星的替身，研究红色星球的表面过程。他的研究小组将北极作为火星的替身，研究红色星球的地表过程。虽然北极在过去经历过变暖，但可怕的是现在变暖的速度如此之快。地貌必须迅速做出反应，这可能会造成创伤。在一次北极研究旅行中，她看到一块小楼大小的基岩从悬崖上断裂。造成断裂的罪魁祸首是渗入岩石并使其变得脆弱的小股水流。这是一种适应寒冷条件的地貌，因此当你改变它时，即使是少量的水流通过岩石，也足以引起实质性的变化。她说："我们对北极地貌的了解或多或少与100年前对温带地貌的了解相同。这项研究迈出了重要的第一步，表明我们对温带流域的模型和理论无法应用于极地地区。在了解这些地貌方面，这是一扇全新的大门。"从北极地区采集的沉积物岩芯显示，大约1万年前有大量的土壤径流和碳沉积，这表明当时的北极地区要比现在温暖得多。如今，宾夕法尼亚州和美国大西洋中部等地区位于冰河时期冰川最远的南面，预示着现代北极地区的未来。DelVecchio说："我们有一些过去的证据表明，当气候变暖时，大量沉积物被释放到海洋中。现在，我们的论文提供了一个快照，显示随着气候变暖，北极会有更多的水道。但这一切都不等于说，'这就是当你把一个寒冷的地貌迅速升温时会发生的事情'，我不认为我们知道它会如何变化"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418299.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418299.htm

随着北极变暖 雌性北极地松鼠结束冬眠的时间会先于雄性

随着北极变暖雌性北极地松鼠结束冬眠的时间会先于雄性对于生活在高纬度地区的许多物种来说，冬季温度对其适应度和种群动态都会产生根本性的影响。然而，北极的暖化速度比地球上大多数其它地方都快；不断上升的冬季气温正在改变迁徙或冬眠等动物的主要季节性行为的物候特征或发生时间。可是，尽管北极气候变暖速度很快，但很少有历时长久的研究将实际记录的气候变化与北极物种的生理反应结合起来。为了评估近来的气候变化对北极地松鼠（Urocitellusparriii）的生理所产生的影响，HelenChmura和同事将阿拉斯加北极两个地方的空气和土壤温度的长期记录与该种松鼠25年的冬眠记录相结合。他们发现，在过去的几十年里，永久冻土在冬季的冻结速度已经放缓，导致松鼠在冬眠期间上调体热的时机与持续时间发生变化。更重要的是，Chmura等人发现，对这种变暖的物候反应有性别差异——雌性松鼠结束冬眠的时间日益提前：在过去的25年中，它们在春天的活动季节提前了10天，但雄性松鼠则没有随着时间的推移而显示出这种变化。作者认为，这种物候特性的失配可能会对北极地松鼠的种群动态和北极食物网的功能产生各种持续性不良影响。虽然因温度升高导致的产热减少可以令松鼠节省能量，从而提高其在冬季的生存率，但冬眠季节的缩短也可能增加松鼠暴露于饥饿捕食动物的可能性，因而增加其死亡率，尤其是提前结束冬眠的雌性松鼠。松鼠雌雄两性间物候反应的不匹配也可能破坏其生殖率。作者说，在更长的时间尺度中，北极的持续变暖可能会导致雄性松鼠季节性的行为发生变化。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361885.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361885.htm