研究称永久冻土碳释放放大北方野火气候风险

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一项由北亚利桑那大学(NAU)研究人员参与撰写的新研究指出,近年来加拿大北部的毁灭性野火对气候系统的影响不止体现在烟雾和二氧化碳排放上。研究对加拿大北部与阿拉斯加火灾的多重气候效应进行综合评估后发现,加拿大火灾在与积雪反照率变化叠加时,整体呈现净冷却效应;但这一冷却作用不足以抵消阿拉斯加火灾引发永久冻土融化、释放储存碳所带来的增暖影响。

NAU教授斯科特·戈茨(Scott Goetz)表示,该研究是“迄今为止最全面的尝试”,旨在记录影响火灾对气候系统作用的多种因素,并在一定程度上印证了此前更局部研究的结论。他同时提到,相关结果再次凸显土地与火灾管理者需要重新审视野火管理方式。

研究由阿姆斯特丹自由大学博士生马克斯·范·格雷文克(Max Van Gerrevink)及其博士导师桑德·维拉韦贝克(Sander Veraverbeke)牵头。研究团队还包括NAU信息学、计算与网络系统学院的摄政教授戈茨,以及NAU生物科学系和生态系统科学与社会中心的摄政教授米歇尔·马克(Michelle Mack)等。相关研究思路最早在约20年前由一小部分环境科学家提出,并在学术合作中逐步扩展;伍德韦尔气候研究中心科学家、戈茨前博士后布兰登·罗杰斯(Brendan Rogers)为资深作者之一。

研究人员整合历史火灾记录、卫星与气候数据,并使用机器学习方法,量化并绘制了2001年至2019年间阿拉斯加与加拿大西部火灾的多来源长期净气候影响。结果显示,从平均水平看,阿拉斯加火灾对气候具有增暖效应,而加拿大火灾通常表现为冷却效应。研究成果发表在《自然地球科学》上。

范·格雷文克指出,尽管目前北美大部分北方森林火灾对气候的净影响偏冷却,但随着北方森林持续变暖,这一格局可能发生变化。他表示,持续变暖预计将减少积雪覆盖并缩短其持续时间,从而削弱由积雪反照率上升带来的主要冷却来源,进而显著改变未来火灾的净气候影响。

研究还对阿拉斯加与加拿大在生态与地表条件上的差异进行了对比。研究称,加拿大大部分地区曾被冰川覆盖,并拥有广泛的苔原区域;苔原的燃烧频率低于北方针叶林(泰加林)。因此,即便在2023年和2025年出现创纪录的火灾季节,加拿大火灾也未导致显著的永久冻土融化,但烟雾与环境破坏依然严重。研究同时指出,当烧毁区域被积雪覆盖时,更多光线会被雪反射而非被地面吸收,从而形成净冷却效应。

相比之下,研究认为阿拉斯加拥有更多脆弱的永久冻土。当火灾导致永久冻土融化时,大量储存碳会释放到大气中,进而加剧气候变暖。米歇尔·马克进一步表示,约70%的陆地北极地区位于西伯利亚和欧亚大陆,这些地区在特征上更接近阿拉斯加而非加拿大;这意味着一旦发生火灾,可能引发显著的永久冻土融化及随之而来的碳释放。

研究团队还提到,火灾在北方地区具有自然发生属性。研究所涉及的火灾多由日益增多的雷击引发,且发生在人烟稀少区域,决策者不太可能开展大规模扑救。马克与戈茨表示,应就其他应对方案展开讨论。

马克称,研究结果构成“严肃的警示”——火灾越多,永久冻土融化越快,并提出或需考虑减缓自然火灾蔓延速度,以争取时间并同步寻找减少大气碳排放的其他解决方案。戈茨则表示,一个明确结论是,火灾管理与扑救工作应优先关注永久冻土丰富地区的火情,因为这些区域储存大量碳且火后更为脆弱。他补充说,当富含有机质的土壤在火灾中燃烧时,会出现大量二氧化碳“脉冲”,随后随着永久冻土融化,未来数年还可能持续释放更多碳。


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