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永久冻土层解冻在北极国家公园的大门,阿拉斯加。来源:自然历史档案除股票的照片。M5R6R1
永久冻土层解冻在北极国家公园的大门,阿拉斯加。 来源:自然历史档案除股票的照片。
客人的帖子
2020年2月12日8点

帖子:冻土的不可逆转的排放“临界点”

克里斯蒂娜Schadel博士

克里斯蒂娜Schadel博士

12.02.2020 |上午8:00
客人的帖子 帖子:冻土的不可逆转的排放“临界点”

在浩瀚的北半球的高到达,冻土拥有数十亿吨的碳。

随着全球气温的上升,这种“冻土”土地解冻的风险增加,很有可能释放出其长期碳到大气中。

突然冻土解冻是其中一个最经常讨论“引爆点”,可以穿越在一个变暖的世界。然而,研究表明,虽然这已经开始融化,它可以减缓和减缓气候变化。

然而,什么是不可逆转的的逃脱的碳-和被释放。碳从冻土释放到大气中,停留在那里,加剧全球变暖。

简而言之,发生在北极不会呆在北极。

永久冻土和全球气候

冻土是地面冻结至少连续两年。其厚度范围从低于一米超过一公里。通常,它坐落在一个“活跃层”,每年因解冻而凝结。

气候变暖使得这个常年冻土面临风险。当温度上升,冻土消融——它不会融化。

有一个简单的类比:比较一个冰块和服用时,冷冻鸡肉从冰箱中。在室温下,前者会融化,离开一个小水池,但鸡会解冻,留下生鸡肉。最终,鸡就会开始分解。

这正是发生在冻土温度增加。四分之一的底部北半球的陆地是冻土,它就像地球的巨大的冰箱,让大量的有机物质冻结。

全球冻土地图,国际冻土协会。信贷:布朗,J。O.J. Ferrians Jr ., J.A. Heginbottom,和静电的Melnikov, eds。1997年。Circum-Arctic冻土和地表的冰条件的地图。华盛顿特区:美国地质调查局与环太平洋理事会合作对能源和矿产资源。必威体育在线注册环太平洋地图系列CP-45规模1:10,000,000 1单

这个有机材料包括死去的残余植物、动物和微生物在土壤中积累,被冻成永久冻土几千年前。

永冻层包括古老的骨头(左图)和有机材料(右图)附近的冻土隧道福克斯,阿拉斯加。信贷:c . Schadel

北极的气温已经越来越多快一倍随着全球平均水平。这引起了冻土解冻在很多地方,引发新唤醒微生物分解有机物质,从而释放二氧化碳或甲烷到大气中。

气体是温室气体,但甲烷是比二氧化碳强几个倍的超过一个世纪。然而,比甲烷在大气中的二氧化碳和甲烷氧化为二氧化碳大约十年的时间尺度。所以,大气中二氧化碳浓度的变化,真正重要的长期气候变化。

冻土释放碳

所以,在未来碳排放永久冻土会扮演什么样的角色?有一个临界点,可能引发快速解冻?

科学家估计有两倍多的碳存储在永冻层大气中循环。这是大约1460 bn - 1.6万亿吨碳。

大多数目前冷冻保存,但即使是一小部分释放到大气中,排放可能会很大,可能类似于级碳释放其他环境流量,如森林砍伐

这仍然是一个数量级比燃烧化石燃料的排放,本世纪末。然而,每一个额外的二氧化碳或甲烷分子添加到大气加速气候变化和影响整个地球和气候。

崩溃的冻土大冰体积。信贷:a .巴尔斯

我们目前的知识,冻土释放碳是一个渐进的和持续的过程不断增加的碳到大气中,因此,进一步加强气候变暖。

一旦永久冻土层中的有机物分解和释放二氧化碳和甲烷,没有得到它。从这个意义上讲,冻土解冻是不可逆转的——会议的条件之一的定义一个临界点。

然而,最近的研究表明,如果温度上升缓慢而停止,永久冻土层解冻,也会缓慢可能会停止,因此,进一步限制排放。尽管如此,这将需要一些时间。永久冻土层解冻有点像重型货运列车一旦移动,不能立即停止。甚至把踩刹车后,它将继续滚起一段时间。研究表明,排放可能持续几十年,几百年甚至一度永久冻土层解冻也慢了下来。

这表明,冻土作为一个整体将不会转移到一个全新的国家,与一些转折点,如格陵兰冰盖的融化。因此,它可能防止进一步的排放是全球变暖被叫停。

但是,就目前的情况来看,永久冻土层解冻已经观察到在很多地方在北极。随着最近在海洋和冰冻圈的特别报道政府间气候变化专门委员会(IPCC)指出,本世纪气候变暖会导致大量排放的永冻层:

“到2100年,近地表永久冻土面积将减少2 - 66%RCP2.6和30 - 99%RCP8.5。这可以释放10年代到100年代的吨的碳作为RCP8.5二氧化碳和甲烷到大气中,有可能加速气候变化。”

如何添加确定冻土碳释放吗

终极冻土碳对气候变化的贡献取决于各种各样的因素:有多少碳将二氧化碳或甲烷,例如,植物和树木能抵消一些额外的碳释放。

冻土退化可能发生逐渐自顶向下解冻或土壤解冻的突然崩溃。这两个过程向大气中释放二氧化碳。自上而下逐渐解冻是气温的升高的结果导致土壤解冻从上到下,而突然发生突然解冻和不可预知的。

永冻层可以包含多达80%冰。如果冰融化——还记得冰会融化,即使土壤不,地面突然崩溃和深度层接触空气温度。

崩溃的地面可以离开景观被“热岩溶“湖泊充满了融水,雨和雪。这些潮湿的条件能促进更多的温室气体甲烷的释放。

热岩溶景观。信贷:a .巴尔斯

在高地,自然排水创造永久冻土层解冻后干燥的土壤条件,从而加速有机质分解和释放大量的二氧化碳。的最终影响冻土释放碳将会更强当一个大比例的冻土地带解冻后会变干。

多少比例的景观将成为潮湿或干燥后解冻取决于地面冰的分布,但目前冰测量只是零星的和更好的空间覆盖和更多的最新的测量迫切需要

碳平衡的另一个重要因素的冻土地带被植物吸收的碳。问题是多少碳释放冻土解冻可以抵消增加植物生长吗?植物从大气中吸收二氧化碳,用它来生长和维护他们的新陈代谢。

温暖的条件在北极和其相关的变化刺激植物的生长,这意味着一些碳添加到从冻土解冻中被促进植物生长。但目前还不清楚多少碳抵消植物,目前尚不清楚如何持续的这个过程。

提高模型的预测冻土碳释放是至关重要的在确定冻土解冻的总体影响全球气候。从加拿大北极最近的结果表明,冻土解冻之前发生很多比科学家预期鉴于目前预测模型。

目前,模型只占自上而下逐步解冻,但是最近的估计表明,突然解冻和崩溃的土壤可以双冻土释放碳。有一件事是明确的:在北极气温增加越少,更多的永久冻土层将保持冻结更多的碳将保持锁定在永久冻土

甲烷水合物

经常提到的呼吸一样永久冻土层解冻与故障相关的潜在危险甲烷水合物,也被称为“包合物”。这是甲烷“冰”形式在低温和高压力在大陆边缘或在海洋沉积物和冻土之下。

特别关注的是甲烷水合物储存在东西伯利亚北极大陆架(esa),一个浅俄罗斯的北部沿海地区。研究表明,冻土解冻释放甲烷,让它沸腾的海水。这导致了研究警告,大量的甲烷可能逃脱的“气候系统的灾难性后果”媒体报道甲烷的“定时炸弹”。

北冰洋

2000公里

东西伯利亚

北极大陆架

我们

俄罗斯

图形:碳简短。必威手机官网©Esri

在谈话卡洛琳博士晋升首席科学家美国地质调查局的天然气水合物的项目,她告诉我,甲烷水合物陷阱地球上六分之一的甲烷碳和一些存款事实上可能是退化了吗随着气候变暖。但是,她说:

“如果释放的甲烷气体水合物退化到达海洋,大多是被水里的细菌列而不是到大气层。在冻土地区,有辱人格的天然气水合物通常是深埋地下,所以冻土解冻是更重要的是增加温室气体的排放。”

虽然”可能是大量甲烷泄漏从北极大陆架地区解冻的海底永冻层”,晋升说,“研究表明通量率很可能高估了,最有可能的泄漏的甲烷来源不是天然气水合物融化”。她补充道:

“Permafrost-associated水合物并不普遍,经常发生比浅的甲烷来源可以更容易泄漏到大气中。”

因此,最新的研究表明,一个甲烷爆炸从解冻水合物不是在地平线上。然而,对于冻土,科学表明,解冻已经开始和碳释放将已经导致我biwei6868们的气候变暖。

更新:本文更新18/02/2020添加“货车”类比和额外的链接放缓冻土解冻。

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