北极永久冻土解冻，对全球气候有多大影响？科学家：不能盖棺定论

过去100多年，随着人口的增加、人类经济社会发展和活动区域的不断扩张，特别是大量化石能源的爆发式消耗，使得排放大气中的温室气体（主要是二氧化碳）越来越多，引发了全球性的温室效应，地球平均温度呈现明显的增长趋势。

而随着全球平均温度的上升，位于北极圈内及其附近的永久冻土也不再有保障，其不可逆的融化速度也随之攀升。北极永久冻土的消融，到底对加剧全球气候变化，能产生多么大的影响，一直以来都是气候学家们关注和重点研究的课题。前一段时间，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了对全球气候变化的第六次评估报告，在报告中，阐述了全球温度持续上升模式下，对北极永久冻土融化起到了“推波助澜”的作用，但是反过来，北极永久冻土的消融，对全球气候变化的影响，则没定量的描述。这种不确定性，使很多研究人员在他们的气候预测研究中，留下了不少的遗憾。

北极永久冻土区是一个巨大的碳源

北极永久冻土区，处在北半球纬度较高陆地区域，主要包括亚欧大陆的北部、格陵兰岛以及北美大陆的北端，其总面积几乎达到了北半球陆地面积的四分之一。在冻土区的下部土壤中，冰冻着数十万年甚至上百万年古代生物的遗骸，在微生物缓慢分解的作用下，永久冻土区内储存着至少1.5万亿吨的有机碳，这些碳的总量，达到了地球大气层中碳总量的两倍以上。

过去十多年中，每年都有大批的科研团队，到北极永久冻土区开展科学探测和研究，它们重点对冰冻土层之下的土壤结构进行测量，例如树木的残骸、沉积物的岩芯、冰芯中的气泡等等，从而获取关于北极地面温度、冻土融化、海冰消融等方面的详细资料，在此基础上形成不同的北极气候年度报告。

通过研究分析，人们发现，北极地区从1900年以来的升温幅度，达到了惊人的3摄氏度左右，这个幅度是全球平均水平的2倍以上。随着燃烧化石燃料释放到大气中的二氧化碳数量越来越多，全球气候变暖的程度正在加剧，这种情况已经成为既定事实，随着这种气温升高在北极表现得越来越明显，无疑加速了北极永久冻土的融化，而那些被埋藏在冻土层中的二氧化碳、甲烷等气体，将会成为一个巨大的碳源，对全球气候的变化将产生严重影响。

永久冻土融化，对全球气候变化不确定性的根源是什么

在以往的研究报告或者科普文章中，人们对于北极永久冻土的消融，将会加剧全球变暖步伐这个结论的得出，很多是出于经验和表象，因为伴随着冻土层的消融，的确会有大量二氧化碳和甲烷释放出来，比如今年春天，在俄罗斯西伯利亚苔原带，科研人员发现了7000多个随时可能爆炸的甲烷泡，这就是很好的证明，而且甲烷的温室效应能力，要比二氧化碳大好多倍。不过，在当前研究人员普遍使用的气候模型中，很少有考虑从永久冻土中释放出来的碳（二氧化碳和甲烷等）。

而构建这种冻土融化和全球气候变化之间关系的预测模型，不确定性的根源就在于冻土本身的消融，会改变地球碳循环的周期性，具体来说，就是影响了碳在地球的土壤、空气和水体中的交换过程，这里面有两个正好相反的过程。

第一个方面是增加碳的排放，主要包括被冰封的含碳气体，随着冻土层的融化直接排放到空气中。与此同时，随着土壤的解冻，生活在土壤中的细菌、真菌以及其他微生物，也会消耗暴露出来的有机物质，并将代谢的含碳产物排放到大气中，气温的升高，更有利于这些微生物的生长和繁殖，所以最终导致全球气候更加暖化，形成一种恶性循环。

第二个方面是减少碳的排放，植物通常情况下，在温暖的温度和富含碳的空气中，会生长得更好。所以随着温度的升高，冻土区的植被覆盖率会升高，继而会从空气中吸收更多的碳，植物死亡时，会将一部分的碳埋藏和沉积到土壤中。

至于永久冻土消融对气候的影响到底怎么样，关键就是知道上述两个机制过程，谁会占据上风。而要想做到这一点，难度真的不小。

后续研究还需要在什么地方发力？

在过去的近20年时间里，有研究机构为了专门研究上面的不确定性问题，在位于北极圈附近的阿拉斯加德纳利国家公园，进行了长期持续性的研究，来监测这里的土壤和空间之间进行二氧化碳交换的情况，以便确定是哪种机制最后成为胜利者。

今年春季，研究团队得出初步结论，土壤的微生物正在取得压倒性胜利，也就是说植物生长过程中所吸收的二氧化碳，很难超过区域永久冻土中碳的释放量，这一结果表明这个区域的永久冻土，在解冻过程中成为二氧化碳的净来源。

如果要更精确好研究本世纪以及更长时间以后，由永久冻土所释放的碳量，还需要做更多的工作。一个可能有效的方案，就是利用地球上空的卫星，从高空处大范围监测北极永久冻土的变化情况，然后通过模型和相关参数的监测数据，来推导出因冻土融化所释放出来的净碳量，这样要比在地面上布设许多监测点位，要高效、准确得多。