北方的气候变化三连胜:热浪,野火和永冻土解冻

The North's Climate Change Trifecta: Heat Waves, Wildfire and Permafrost Thaw
雷击后,阿拉斯加费尔班克斯郊外发生野火燃烧。
(凯瑟琳·迪勒曼), 作者提供

20年2020月38日,北极圈变得异常热。在俄罗斯Verkhoyansk社区,温度超过100C(超过XNUMXF), 标出北极地区有史以来的最高气温.

今年夏天,Verkhoyansk的温度是整个俄罗斯西部较大趋势的一部分,该地区的小社区报告的温度为 粉碎本地记录 已经有几十年了。 在XNUMX月下半月,西伯利亚西部的地表温度高达 比历史高10C 规范,尽管月初温度相对凉爽,但仍是有记录以来最热的六月。

对于世界各地的科学家而言,这些创纪录的温度是警钟,这说明了我们可以进行的极端天气事件 希望看到更多 如果气候变化继续不受控制。 但是,现代北方热浪的长期影响已引起许多北方科学家的深切关注,因为它们将影响未来数十年的地球。

随后发生的大火

在热浪期间,地表温度飙升,经常引发一系列引发火灾的天气情况,包括雷暴。 这些雷暴有数百 可以点燃干燥土壤的雷击 和作为火燃料的植被。

在北部地区,如北方生物群落,这些促火条件可能导致大规模的野火燃烧 数百万公顷的森林 在一个夏天。

从历史上看,人类一直将野火视为真正的灾难,并花费了大量资源来抑制野火。 我们现在了解到,尽管最初损失了树木和土壤,野火却是北方生物群落的自然组成部分。


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但是,由于天气事件(例如严重的热浪),现代野火的发生频率和强度不断增加,并覆盖了更大的区域。 在极端火灾年份,这些 现代山火可深入有机土壤 代表了北方森林这些富含碳的土壤已经积累了数千年的历史,并拥有大约 世界陆地碳储量的30%.

当大火燃烧到土壤中或过快地返回森林时,他们将失去 “古代碳”库存。 这些古老的碳储量没有被保留在地下,而是被燃烧并释放回大气中,从而增加了碳含量。 野火产生的二氧化碳含量更高,加剧了诸如热浪之类的气候变化影响,可能导致进一步的野火,与气候变化形成强大的“正反馈”循环。

尽管仅这些趋势令人震惊,但北方研究人员警告说,当大火燃烧时,热浪的辐射不会停止。 在历史上常年冻土的北部地区, 全新的变化 开始形成形式。

多年冻土消失时

当土壤材料连续两年或更长时间保持在冰冻以下时,永久冻土就会在景观上形成。 在某些地区,永久冻土形成直接响应寒冷的气候。

但是,随着人向南移动, 多年冻土越来越依赖于厚有机土壤的存在,地表植被和遮荫的高层建筑可以在温暖的夏季生存。 在这种情况下,生态系统就像一块巨大的保护毯,限制了太阳的热量,使其无法到达下面的冻土。

Carbon-rich peat burns readily, making it good fuel for lightning-caused fires. (the north s climate change trifecta heat waves wildfire permafrost thaw)富含碳的泥炭很容易燃烧,使其成为闪电引起的火灾的良好燃料。 (美国国家公园管理局,西部北极国家公园地)

多年冻土生态系统燃烧时,野火消耗了这些保护层,通常会触发多年冻土融化。 这种情况可能会逐渐发生,解冻层会缓慢扩展数十年,或者突然扩展,随着时间的流逝,融化层急剧扩展。 土地可能塌陷或下沉,植物群落可能会完全改变, 当地的水流可能会改变路线。

在这两种情况下,永久冻土的损失使北极大量的碳储量更容易遭受损失。 随着逐渐融化,微生物能够分解并将先前冻结的碳以二氧化碳的形式释放到大气中。 相反,突然融化通常发生在富含冰的多年冻土层中,导致土壤变暖但又变湿。 在这些条件下,分解仍会发生,但是碳通常会以甲烷(一种温室气体,大约是 强大30倍 比二氧化碳更能散发热量

所有这些碳损失可能会使 对气候变化的积极反馈 更强大。 虽然科学家们正在努力了解多年冻土融化后生长的植被是否能够抵消分解过程中释放的所有碳,但大多数当前模型表明多年冻土融化将 最终成为大气中的碳源.

研究人员开始了解气候变化造成的这些干扰确实有多紧密的联系。 单个事件-热浪,森林大火或多年冻土融化-在北极的时间和空间上具有级联的后果,有可能成为北极的事件。 种晶 在接下来的数月,数年甚至数十年中,将会有下一次骚扰。

热浪,野火和多年冻土融化代表了一种环境三连环,这些三连环具有内在的联系,并促使彼此的发生和强度发生变化。

The Conversation

关于作者

凯瑟琳·迪勒曼(Catherine Dieleman),整合生物学系研究员, 圭尔夫大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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