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北極永凍土不僅阻擋河流,還囤積了大量的碳
明日科學
發布於 25 天前

來自達特茅斯學院的最新研究揭示了北極永凍土不僅是塑造地球最北端河流的主要力量,更是一個巨大的碳儲藏庫。永凍土是指至少連續凍結兩年以上的厚厚土層,這層冰冷的守護者讓北極的河流相較於南方的河流,流域更為狹窄、河谷更淺。

但永凍土也正面臨著氣候變化的威脅。研究指出,每上升約1攝氏度的全球溫度可能會釋放出相當於3500萬輛汽車一年排放量的碳,因為北極水域的擴張與翻攪會使得凍土融化。

研究首席作者Joanmarie Del Vecchio表示,這次研究嘗試理解為何北極流域的河流面積小於溫帶流域。在溫帶,河流可以有廣泛的支流遍佈整個地區。這項研究起始於2019年Del Vecchio在阿拉斯加進行的實地考察,當她從河邊的工作地點向上爬至山坡時,她見到的是一片沒有河流或溪流的陡峭山坡。

科學家們利用衛星和氣候數據,檢查了北半球超過6萬9000個流域的深度、地形和土壤條件,從北回歸線以上到北極。他們測量了每個河流在其流域內佔地的百分比以及河谷的陡峭程度。

研究顯示,47%的分析流域受到永凍土的影響。與溫帶流域相比,它們的河谷更深更陡峭,周圍風景中只有約80%被河道佔據。這些相似之處並不因冰川歷史、地形陡峭程度、年降雨量和其他因素的不同而改變,北極流域的形狀由它們共有的一個特徵所塑造——永凍土。

二氧化碳釋放量恐高達5500億噸

然而,隨著全球氣候變暖,這些冰冷的守護者正逐漸變得脆弱。達特茅斯學院的研究人員透過結合存儲在永凍土中的碳量與地面融化和被北極河流沖刷帶走的土壤侵蝕量,估算了因氣候變化將釋放的碳量。

Del Vecchio指出,北極地區自1850年以來已經比前工業時代暖化超過約2攝氏度。科學家估計,如果當前的溫室氣體排放得到控制,到2100年北極永凍土的逐漸融化可能會釋放220億至4320億噸的二氧化碳,如果不加控制,則可能釋放高達5500億噸。

北極適應寒冷的環境已久,科學家對於如果永凍土在加速融化的時間尺度上釋放碳的速度和數量還不甚了解。Palucis教授的研究小組利用北極作為火星的代表,研究紅色星球的地表過程。她說:「儘管北極過去經歷過暖化,但現在令人恐懼的是暖化發生的速度。景觀必須快速響應,這可能是創傷性的。」

Palucis回憶起一次到北極的考察,她看到一塊巨石從懸崖上斷裂。造成這一分裂的原因是滲入岩石的一小股水流,使其變弱。

「這是一個適應更冷條件的景觀,所以當你改變它時,即使是一小股流過岩石的水也足以造成顯著的變化。」她補充道:「我們對北極景觀的了解大約是我們對溫帶景觀在100年前的了解。這項研究是展示我們對溫帶流域的模型和理論無法適用於極地區的重要第一步。這是理解這些景觀的全新方向。」

過去從北極採集的沉積岩芯顯示,大約1萬年前該地區有大量的土壤流失和碳沉積,表明那時該地區比現在更為溫暖。Del Vecchio說,今天,如賓夕法尼亞州和美國中大西洋地區這樣的地區,剛好位於冰河時代冰川最遠到達的南部,預示著現代北極的未來。

這項研究刊登在最新一期的《美國國家科學院院刊》。

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網 http://www.tomorrowsci.com

首圖來源:DALL.E

圖片來源:Alex Greilich cc By4.0

參考論文:

1.Permafrost extent sets drainage density in the ArcticProceedings of the National Academy of Sciences 

延伸閱讀:

1.永續環保台灣不缺席 極地科研隊出發!

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