北極永凍層解凍釋放出的有毒物質

  • 蒂姆·斯梅德利
  • (Tim Smedley)
北極

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2012年,納塔利(Sue Natali)首次抵達位於西伯利亞的杜瓦尼亞爾(Duvanny Yar)。那時,她還是一名博士後研究員,研究對象是氣候變化導致的永久凍土融化的影響。在那之前,她多次看到這個地方的照片。在杜瓦尼亞爾,永凍層融化得很快,導致西伯利亞永久凍土帶中央出現了一片大面積地面塌陷——「大滑坡」,像一個巨坑一樣。但她沒想到自己會親眼看到這一切。

「不可思議,真的不可思議,」身在馬薩諸塞州伍茲霍爾研究中心(Woods Hole Research Center)的她在接受我的採訪時回憶說。她現在是該中心的副研究員。「我到現在一想到它還打顫……根本無法相信那種規模:多層建築大小的懸崖坍塌……一邊走一邊能看到像木頭一樣的東西露出永凍層。但它們不是木頭,是猛獁象和其他更新世(Pleistocene)動物的骨頭。」

納塔利所描述的正是北極迅速變暖所帶來的顯著影響。永凍層——截止前仍處於永久凍結狀態的土層——正在解凍,並暴露出它隱藏的秘密。除了更新世化石外,同時被釋放出來的還有大量的碳與甲烷、有毒的汞和古老的病毒。

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永久凍土迅速解凍導致地表出現「大滑坡」,地層變成如同奶酪中的蜂窩空穴一樣(Credit: Sue Natali)

永久凍土中含有豐富的有機物,其碳含量約為150億噸。「這大約是大氣中碳含量的兩倍,全球所有森林碳含量的三倍,」納塔利說。她解釋稱,可能會有30%到70%的永久凍土會在2100年之前融化,具體取決於我們應對氣候變化的成效。「如果我們還是一切照舊,繼續保持當前的化石燃料消耗速度,那就是70%;如果我們大量減少化石燃料排放,就是30%……在融化的這30%到70%永久凍土中,封存在有機質中的碳將開始被微生物分解。它們會以這些碳作為燃料或能源,並以二氧化碳或甲烷的形式將其釋放出來。」

解凍的碳中,大約10%可能會以二氧化碳的形式釋放,總量將達到1300億到1500億噸。這相當於美國保持目前的年排放量一直到2100年的總排放量。永久凍土的融化,實際上相當於多出來了一個排放量第二大的國家,而在當前的政府間氣候變化專門委員會(IPCC)模型中這個『國家』並沒有被考慮進去。「人們會說著就像一枚碳炸彈,」納塔利說。「在地質時間尺度上,這個釋放速度不慢。這是一個被封存的,沒有被考慮進為把升溫控制在2度(攝氏溫度)之內而制定的碳預算中。」

在北半球2018至2019年的那個冬天,隨著北美洲最南邊降溫反常,有關「極地漩渦」的報道頻頻出現。在印第安納州南本德,2019年1月的氣溫低至零下29攝氏度,幾乎是該市此前在1936年創下的歷史最低氣溫記錄的兩倍。然而,被這類報道所掩蓋的是,北極圈以北的情況正好相反。2019年1月,北極平均海冰面積僅為1356萬平方公里(524萬平方英里),比1981至2010年的長期平均面積少了大約86萬平方公里(33.2萬平方英里),僅略高於2018年1月創下的歷史最低值。

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融冰可能會釋放甲烷,後者會加劇全球變暖(Credit: Getty Images)

去年11月,北極的氣溫本應在零下25攝氏度,但實際記錄在案的溫度卻是零上1.2攝氏度。北極變暖的速度是世界其他地區的兩倍(部分原因是太陽反射率降低)。

「我們看到,永凍層融化速度大大加快,」美國國家海洋和大氣管理局北極研究項目(Arctic Research Program,NOAA)的項目經理、北極環境研究同行評議年刊《北極報告》(Arctic Report Card)的編輯奧斯本(Emily Osborne)證實。她說,氣溫不斷上升的直接後果是永久凍土融化,「結果地面坍塌……情況變化非常快,而且是以連研究人員都沒預料到的方式。」

2017年的《北極報告》的標題毫不留情——《北極沒有表現出回歸穩定凍結狀態的跡象》。挪威斯瓦爾巴大學(University Centre Svalbard)教育學院教授兼副院長克里斯蒂安森(Hanne Christiansen)與人合著的一篇論文研究了20米(即65英尺,深度足以不受短期季節變化的影響)深處的永久凍土溫度,發現自2000年以來那裏的溫度上升了0.7攝氏度。同時也是國際永久凍土協會(International Permafrost Association)主席的克里斯蒂安森告訴我,「永凍層內部的溫度正在以相對較快的速度上升……那麼,之前處於永久凍結狀態的東西自然可能會被釋放出來。」2016年,斯瓦爾巴群島(Svalbard)的秋季氣溫在整個11月都保持在零度以上,「這是自我們1898年開始記錄以來的第一次,」克里斯蒂安森說。「然後是大量降雨——這裏的降水通常是雪……泥石流衝毀了幾百米道路……我們不得不疏散部分民眾。」

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融化的永久凍土正在改變阿拉斯加的地貌(Credit: Getty Images)

北美永凍層的快速變化同樣令人擔憂。「在屬於阿拉斯加的部分北極地區,你會從空中看到一片猶如蜂窩狀奶酪的土地和湖泊,它們都是因為地面塌陷而形成的,」實地考察工作已從西伯利亞轉移至阿拉斯加的納塔利說。「過去靠近地表的水現在成了水塘。」很多水塘都在汩汩地釋放甲烷,因為微生物突然發現自己在盡情享受由古代有機物組成的盛宴,同時釋放副產品甲烷。「我們經常步行穿過這些湖泊,因為水很淺,在有些地方就像在熱水浴缸裏一樣,到處都是氣泡,」納塔利說。

但曾經的凍土釋放出來的不僅僅是甲烷和二氧化碳。2016年夏天,一批馴鹿遊牧民開始患上一種神秘的病。有關「西伯利亞瘟疫」的謠言開始流傳。這種疾病最後一次出現在該地區是在1941年。在一個小男孩和2500頭馴鹿死亡後,這種疾病被確認為炭疽熱。病源是一具解凍的馴鹿屍體,這頭馴鹿死於75年前的一場炭疽熱疫情。2018年的《北極報告》推測,「像西班牙流感、天花或黑死病這樣的已經被消滅的疾病可能被封凍在永久凍土中。」2014年,法國的一項研究提取了一種被封存在永凍層中長達3萬年的病毒,並在實驗室對其重新加熱。儘管已經過了3萬年,但該病毒仍迅速復活。

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在西伯利亞,永久凍土融化,釋放出了炭疽(Credit: Getty Images)

2016年融水滲入「世界末日種子庫」(Doomsday Vault)一事更是為這幅末日圖景增添了新的內容。「世界末日種子庫」位於挪威境內的北極地區,建在永凍層下面,保管著數以百萬計的作物種子,以防止作物絶種。全球永久凍土地面網絡(The Global Terrestrial Network for Permafrost)的成員之一瑞典核廢料管理公司(Swedish Nuclear Waste Management)大概也要靠永凍層永久凍結核廢料。

永久凍土融化後,可能會湧現一些保存已久的人類考古學遺址,但它們消失的速度也很快。格陵蘭島一處保存了大約4000年的冰凍古愛斯基摩人遺址正面臨著被衝垮的危險。據估計,永凍層中保存著18萬處考古遺址,這只是其中之一。在這些遺址中,往往能找到保存完好的軟組織和衣物,但一旦暴露在空氣中,它們就會迅速腐爛。憂思科學家聯盟(Union of Concerned Scientists)的馬卡姆(Adam Markham)說:「人類造成的氣候變化發展迅速,在這種情況下,很多遺址和其中保存的物品會在被發現之前就消失了。」

然而,人類留下的更現代 (和不需要)的碎屑卻不會腐爛:海洋微塑料。由於全球洋流的循環,大量塑料垃圾最終到達北極,在那裏被凍結在海冰或永久凍土中。最近對海洋微粒進行的一項研究表明,北極盆地的濃度高於全球其他所有海洋盆地。從2004年到2015年,格陵蘭海的微塑料濃度翻了一番。「科學家發現,這些微塑料正在整個海洋積聚,最終湧入北極,」奧斯本解釋說。「我們(以前)沒意識到這個問題。科學家們現在試圖弄清楚這些微塑料的成分、什麼魚以這些微塑料為食……以及我們本質上是否在通過食用這些魚而吃進微塑料。」

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位於挪威的世界末日種子庫建在永凍層下面,保管著數以百萬計的作物種子,以防止作物滅絶(Credit: Getty Images)

因為永久凍土融化,汞也進入了食物鏈。北極是地球上汞最多的地方。美國地質調查局(US Geological Survey)估計,極地冰川和永久凍土中總共存儲著165.6萬噸汞:約是全球其他所有陸地、海洋和大氣中汞含量的兩倍。納塔利解釋說:「在有機物含量高的地方,汞通常與有機物結合在一起……有機體的身體不會將其去除,所以它會在食物鏈中進行生物積累。永凍層幾乎就是那場完美的暴風雨——永凍層中有大量汞,它們被釋放進濕地系統,濕地環境正適合有機體吸收汞,然後(它們)就進入了食物鏈。這對野生動植物、人類和商業捕魚業來說都是一個問題。」

北極融化有積極的影響嗎?一個更加綠色的北極會開始看到更多的樹木和植被扎根,吸收更多的碳,並為動物提供新的棲息地嗎?奧斯本同意「北極正在變綠」的說法。但她補充說,實際上對動物種群進行的研究表明,「溫度升高還會加劇病毒和疾病的傳播,因此我們看到,由於氣候變暖,更多北美馴鹿和馴鹿變得更加體弱多病……溫度升高,在這種環境下根本不適合茁壯成長。」納塔利還說,很多地區正在經歷「凍土層褐化」:升溫導致地表水蒸發到大氣中,造成植物死亡。另一些地區因為地面塌陷而突發洪災。「這不是發生在2100年或2050年的事,就是現在,」納塔利說。「你會聽到人們說『我們過去常在那裏摘藍莓』,而當你看過去時,發現那是一片濕地。」

納塔利不想沮喪地結束談話。我們能做的事情很多,她說。北極的命運並非已成定局:「國際社會採取的行動將對究竟會有多少碳被釋放出來、永久凍土會融化多少產生重要影響。我們必須讓盡可能多的永久凍土保持凍結狀態。我們確實在一定程度上控制了這種情況。」排放不能「照舊」。北極要靠它,而我們要靠北極。

蒂姆·斯梅德利是一位關注可持續發展的作家,常駐英國。他的第一本著作是《淨化空氣:空氣污染的開始與結束》(Clearing the Air: The Beginning and the End of Air Pollution)。

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