冻结了数千年的“永久冻土”在解冻?
2019-7-7

毫无疑问,冰是气候变化的首批受害者之一,但全球变暖的影响不仅限于地球表面的冰融化。冻结了数千年的土地也在解冻,加剧了气候危机,给当地人类生存带来了迫在眉睫的问题。在地球的寒冷地区,地下的大部分都是冰冻的。永久冻土是冻土、岩石或沉积物,有时有数百米厚。要被归为永久冻土,地面至少要冻结两年,但极地地区的大部分地下地面自上个冰河世纪以来一直处于冻结状态。

永久冻土保存着以碳为基础的植物和动物的遗体,它们在分解之前就已经冻结了。科学家估计,全球永久冻土的碳含量几乎是目前大气中碳含量的两倍。当永久冻土变暖和融化时,它会释放出甲烷和二氧化碳,向大气中添加这些温室气体,使全球变暖更加严重。由于永久冻土层覆盖了北半球的四分之一,大面积的融化可能引发一个反馈回路,有可能把北极从一个碳汇变成一个碳源。永久冻土的融化不仅会向空气中释放更多的温室气体,还会改变地貌,破坏地面的稳定,从而给我们带来真正的实际问题。

(图示)北极陆地覆盖图,从北向南覆盖1500公里,了解冻土融化如何改变景观。该地图是利用哥白尼哨兵1号卫星和哨兵2号卫星任务的信息绘制。黄色和米黄色表示稀疏的植被,绿色表示苔原,紫色表示森林,红色表示受洪水或森林火灾影响的地区。植被模式改变了雪的重新分布,因此冬季的热量传递和火灾会引发永久冻土融化。图片:contains modified Copernicus Sentinel data, processed by ZAMG超过3000万人生活在永久冻土区,居住在建在坚实地面上的城镇里。随着地面变软,北极社区赖以生存的基础设施变得越来越不稳定。由温度决定的冻土是一个重要气候变量,通过欧洲航天局的气候变化倡议,多年来收集的温度数据被收集起来,以确定趋势,并进一步了解永久冻土如何适应气候系统。传统上,直接的温度观测是通过钻孔进行的。然而,由于北极地区地处偏远,存在明显的物流问题,使得测量网络十分稀疏。因此,需要其他反映变化的信息来填补北极和其他山区的巨大空白。

在“生命星球”研讨会上,卫星是监测永久冻土的一个重要组成部分,尽管是从太空间接监测。Annett Bartsch, b。geos解释说:我们无法从太空中监测永久冻土。虽然这有点复杂,但是我们可以使用许多不同类型的卫星数据,连同现场测量和建模,来综合出一幅正在发生事情的图片。例如,通过欧洲航天局的一个名为“全球永久冻土”的项目,使用哥白尼哨兵2号卫星任务拍摄的图像,这给我们提供了一个相机般的视角,可以看到由于永久冻土融化,陆地表面正在塌陷和侵蚀。

(图示)异常温暖的气候条件,比如2012年夏天在西伯利亚亚马尔中部,在永久冻土区引发了一种特殊类型的滑坡。随着地表裸露的冰融化,这些退化的融冰会迅速融化。陆地覆盖的变化可以用哥白尼Sentinel-2等卫星任务来监测。图片:Annett Bartsch (25.08.2015)另一方面,哥白尼哨兵-1号卫星雷达任务为提供了有关地形广泛变化的宝贵信息。携带诸如哥白尼Sentinel-3等热传感器的任务可以提供有关地球表面温度变化的信息。而且,可以利用雪况和土地覆盖的信息作为土壤属性的代表。雪和土壤都调节着热量的传递,因此它们决定了气温升高对下面冻土的实际影响。利用卫星数据进行的研究已经绘制出了第一幅空间分辨率为1公里的永久冻土全球地图,并发表在《地球科学评论》上。Bartsch博士指出:作为ESA气候变化计划的一部分,现在也在研究随着时间推移的变化。

(图示)根据MODIS陆地表面温度、ESA CCI陆地覆盖和ERA中期气候重新分析数据,建立了北半球永冻土顶部1公里空间分辨率的年平均地面温度模型。图片:University of Oslo全球永久冻土项目也在取得其他进展,特别是永久冻土信息系统,该系统包括一个数据库以及一个与永久冻土监测有关的卫星资料可视化平台。它包括永久冻土图和土地覆盖变化信息、地面沉降、岩石冰川和重点区域湖泊属性信息。冻土层的融化会对气候系统和当地环境造成破坏,因此这是一个热门话题也就不足为奇了。科学家们正在利用现有的一切资源来了解和监测这一情况,而这反过来又为决策者提供了采取行动所需的信息。




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