解冻永久冻土:为什么它很重要gydF4y2Ba

在最近的这几天炎热的夏天，我的同事朱欣楠在室外行走，暴露在近100°F的室外温度下，她感觉自己像冰块一样在太阳下融化。gydF4y2Ba作为北极气候影响斯坦巴克项目的研究人员，我们加州大学洛杉矶分校办公室外的天气比我们今年夏天的工作要热得多，也要潮湿得多gydF4y2Ba北极理事会gydF4y2Ba也是有史以来第一次gydF4y2Ba白宫北极科学部长gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

这种感觉不由自主地提醒了新南，在全球变暖的影响下，北极正在发生什么。188金宝搏手机版然而，海冰融化并不是气候变化引发的唯一环境问题。以下是新南准备帮助传达忽视北极永久冻土的危险的内容。gydF4y2Ba

忽视北极永久冻土的危险gydF4y2Ba

从gydF4y2Ba2000年代末gydF4y2Ba，gydF4y2Ba永久冻土融化gydF4y2Ba已经成为一个日益严重的北极问题，研究人员和科学家们将其作为气候变化的副作用进行了讨论和调查gydF4y2Ba188金宝搏手机版。然而，大多数公众可能甚至没有听说过永久冻土。gydF4y2Ba

因此，在本博客中，我们将向您介绍永久冻土，包括它的定义、全球分布、形成和相关的环境风险。为什么冻土融化成为一个迫切需要更多关注的问题，将在最后解释。gydF4y2Ba

永久冻土分布:北半球近四分之一的裸露土地面积gydF4y2Ba

永久冻土被定义为地面(土壤、岩石或有机材料)保持在0°C或低于0°CgydF4y2Ba至少连续两年gydF4y2Ba。大部分永久冻土层位于gydF4y2Ba在北极内或附近gydF4y2Ba和gydF4y2Ba有些在南极gydF4y2Ba然而，高寒地区的永久冻土带也见于高山地区，如纬度较低的地区gydF4y2Ba中国的青藏高原gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

基于gydF4y2Ba分布的横向连续性gydF4y2Ba多年冻土一般分为连续多年冻土、不连续多年冻土、零星多年冻土和孤立多年冻土，通常分布在高纬度地区或山区的孤立斑块。另一种类型的永久冻土在北冰洋被发现，叫做gydF4y2Ba海底永冻层gydF4y2Ba。它曾经是冰川时代裸露大陆的一部分，现在随着主要冰盖和冰川融化后海平面上升而沉入海底。gydF4y2Ba

在全球范围内，永久冻土覆盖面积为gydF4y2Ba18782 * 10gydF4y2Ba^6gydF4y2Ba平方公里gydF4y2Ba,大约gydF4y2Ba24%gydF4y2Ba北半球裸露的土地中，大约有gydF4y2Ba65%gydF4y2Ba在欧亚大陆和其他地区gydF4y2Ba35%gydF4y2Ba在北美和格陵兰岛gydF4y2Ba

永久冻土的形成和土层gydF4y2Ba

当树叶掉落到地面上时，既没有被风带走，也没有被雨水冲走，它们被微生物吃掉并分解，被灰尘、沉积物或其他有机物质覆盖，最终作为土壤的一部分“消失”。这描述了土壤形成的主要过程。然而，在永久冻土的情况下，只要温度低于零度，这个过程就会发生变化。gydF4y2Ba

可以追溯到几十万年前(在gydF4y2Ba第四纪gydF4y2Ba)，有机物沉降并与洪泛平原和其他过程中产生的其他灰尘和沉积物混合在一起。gydF4y2Ba植物残骸(叶或根)和动物骨头gydF4y2Ba当温度降到零度以下时，在完全分解发生之前被冻结。在反复的冰期下，这些冻土通过地质过程形成并被埋在地下。gydF4y2Ba

土壤的垂直温度是不同的，它取决于空气和gydF4y2Ba深层地温梯度温度gydF4y2Ba以及到土壤表面和地核的距离。垂直的土壤柱分为三层，分别是活土层、永久冻土层和冻土。活动层是表层土壤，由于受到季节气温的影响，它是季节性冻结的。底层是被深层地热梯度加热的未冻土层。永久冻土层位于活土层和深层土层之间，是一个连续的冻结层。永久冻土层的厚度从小于gydF4y2Ba一米gydF4y2Ba在不连续的永久冻土层gydF4y2Ba西伯利亚北部1450米gydF4y2Ba。在北半球连续的永久冻土层中，典型的厚度从gydF4y2Ba350米至650米gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

永久冻土融化gydF4y2Ba

我们必须承认全球变暖的事实，不仅因为我们自己正在经历其后果188金宝搏手机版，而且数据也证实了这一点。美国国家航空航天局(NASA)的全球平均地表温度研究显示gydF4y2Ba0.5 -gydF4y2Ba1°CgydF4y2Ba在1960年至2011年期间，美国48个州中的大多数州都有所增加。然而，北极地区已经变暖gydF4y2Ba两次gydF4y2Ba甚至超过世界平均水平。2016年6月全球地表温度最新数据显示，在70ºN(北极圈内)约出现了升温高峰gydF4y2Ba三次gydF4y2Ba高于全球平均水平。gydF4y2Ba

由于气候变化，北极变暖，不仅海冰融化得更快，而且北极地区的永久冻土也开始融化。更重要的是，融化的永久冻土将会gydF4y2Ba强化效应gydF4y2Ba188金宝搏手机版全球变暖。随着全球平均气温上升，冰融化，永久冻土融化。当土壤温度超过0ºC时，那些古老的“冰冻”植物残骸(如叶子和根)会开始分解，并以二氧化碳的形式释放碳(gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)和甲烷(CHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba）.随着这些碳气体越来越多地释放到大气中，全球变暖将加速，因为这些额外的温室气体可以吸收更多的长波辐射并使空气升温。188金宝搏手机版基于这种连锁反应，融化的永久冻土将构成gydF4y2Ba自我强化的循环gydF4y2Ba关于全188金宝搏手机版球变暖。gydF4y2Ba

全球碳储量gydF4y2Ba

如前所述，永久冻土含有高浓度的冷冻有机物质。与土壤和植被的其他陆地碳库相比，碳储量如何?它与储存在大气和海洋中的碳相比如何?最后，它与可以从陆地或海洋地区的地质资源中提取的化石燃料相比如何?gydF4y2Ba

从全球范围来看，碳可以储存在大气、陆地和海洋中，并在不同的时间段内在这三个库中循环。根据gydF4y2Ba2014年政府间气候变化专门委员会第五次评估报告gydF4y2Ba(IPCC AR5)，永久冻土中储存的碳大约是gydF4y2Ba1700 Pg CgydF4y2Ba(Petagram Carbon = 10gydF4y2Ba^15gydF4y2BaggydF4y2Ba）gydF4y2Ba,甚至gydF4y2Ba超过gydF4y2Ba已发现的化石燃料储量中储存的碳，以及gydF4y2Ba超过两次gydF4y2Ba为1750年大气碳储量(589 Pg C)gydF4y2Ba829 Pg CgydF4y2Ba在2011年)。gydF4y2Ba

此外，永久冻土被列为gydF4y2Ba第二大陆地碳库gydF4y2Ba紧接全球土壤(gydF4y2Ba1950 Pg CgydF4y2Ba）.随着全球气温升高，永久冻土开始融化，大量的碳气体有可能被释放到空气中。这导致了一个令人惊讶的事实，永久冻土开始从碳汇(储存库)转变为碳源(生产库)。gydF4y2Ba

自1750年工业发展以来，我们燃烧化石燃料作为能源，砍伐或燃烧森林和灌木用于建筑、农业或其他土地用途。所有这些人类活动都改变了生态系统的碳循环和碳库中的碳储量。在过去的260年里，我们燃烧了已发现化石燃料储量的25%左右gydF4y2Ba375 Pg CgydF4y2Ba)，植被碳的净损失约为2%gydF4y2Ba0 Pg CgydF4y2Ba通过森林砍伐和土地利用的变化。总的来说，我们通过这两个池损失了395 Pg C。因此，平均来说gydF4y2Ba60%gydF4y2Ba这些损失中的碳流入大气，其余的，近40%，储存在深海中。由于永久冻土研究仅获得了与本世纪碳循环模型相关的规模数据，因此它是典型的gydF4y2Ba排除在全球碳循环模型之外gydF4y2Ba在美国，过去200年的永久冻土碳损失很难估计。gydF4y2Ba

的gydF4y2Ba2014 IPCC第五次评估报告gydF4y2Ba表明我们有很高的信心，如果不减缓，全球变暖可以激活永久冻土解冻。188金宝搏手机版解冻的永久冻土可能触发二氧化碳的释放(以CO的形式)gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和CHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba到大气中)埋藏在地下数千年的巨大碳。我们面临的紧迫问题是，我们知道永久冻土融化的事实，但由于对各种情景(即导致气候变化的人类活动水平)的释放率了解有限，我们不确定碳损失的程度。如果噩梦真的开始了，我们甚至不知道它会走多远，也不知道它会对加速的全球变暖做出多严重的反应。188金宝搏手机版世界科学家之间的国际合作可以帮助解决剩下的问题:如果允许变化的速度解冻，或者需要什么才能使本世纪的变化基本保持冻结状态。关于我们所知道的未来风险的更多信息，将在接下来的博客中探讨。gydF4y2Ba

更正(2016年8月31日):这篇文章的早期版本错误地列出了已发现的化石燃料储量碳总量，以及因森林砍伐和土地利用变化而导致的植被碳净损失。分别是375 Pg C和20 Pg C，而不是365 Pg C和30 Pg C。gydF4y2Ba