永久冻土侵蚀，北冰洋二氧化碳吸收的隐藏威胁

北极地区在调节全球气候方面发挥关键作用。一项新研究深入发现沿海永久冻土侵蚀，正在削弱北冰洋吸收大气中二氧化碳的能力，加剧全球气候危机。

北极作为碳汇

北极地区虽然地处偏远，环境恶劣，但却是地球碳循环中的关键参与者，特别是北冰洋，长期以来一直被认为是碳汇，吸收了大量大气中的二氧化碳。这种吸收碳的能力有助于通过减少大气中的温室气体含量来减轻气候变化对全球的影响。然而，由于北极地区迅速变暖和沿海永久冻土的侵蚀，这一自然过程正受到威胁，这些侵蚀正在将储存的碳释放回大气中。

永久冻土是指连续两年以上处于冻结状态的土壤或岩石，覆盖了北极的广大地区，它储存了大量的碳，其中大部分已被封存了数千年。随着气候变化的加速，气温升高导致永久冻土融化，向大气中释放二氧化碳和甲烷，这两种强效温室气体会加剧全球变暖。

沿海多年冻土侵蚀的更广泛影响

永久冻土释放二氧化碳和甲烷，随后碳汇减弱，形成一个自我强化的循环，随着越来越多的碳被释放到大气中，会导致进一步变暖，进而加速永久冻土的侵蚀和更多碳的释放。这种反馈循环尤其危险，因为它可能导致“临界点”，这将对全球气温造成灾难性后果，因为越来越多的温室气体被释放到大气中，加剧温室效应并加速全球变暖。

北极地区长期以来一直被视为全球气候变化的“晴雨表”，该地区的气温上升速度往往超过世界其他地区，随着北极变暖，它会影响大气环流模式，进而影响全球气候条件。

当然，永久冻土融化和海岸侵蚀的影响并不仅限于北极地区。随着北冰洋二氧化碳吸收量的减少，加上永久冻土碳的释放，可能导致更为严重的气候影响，表现为极端天气事件更加频繁、海平面上升等，这会对全球范围产生广泛影响。

新的研究发现

德国汉堡马克斯普朗克气象研究所引导的一项新的研究，在马克斯普朗克研究所地球系统模型(MPI-ESM)中表示沿海永久冻土侵蚀，并使用不同的永久冻土有机物特性（如下沉分数和营养物含量）进行模拟，研究小组评估了截至本世纪末沿海冻土侵蚀对北冰洋吸收大气二氧化碳的影响，并探索了其潜在机制。

研究发现，随着永久冻土融化，以前储存在永久冻土中的有机碳被释放到海洋中，可能导致二氧化碳排气并降低这些水域的整体碳封存能力。北极沿海永久冻土目前以每年0.5米的速度侵蚀，向海洋输送的有机碳量相当于所有北极河流的总和​​​​。预计到2100年，沿海冻土侵蚀将使北冰洋的二氧化碳吸收量减少4.6-13.2TgCyr−1，约占北冰洋内陆吸收量的7-14%。研究表明，沿海多年冻土侵蚀对气候产生正向生物地球化学反馈，全球地表气温每升高1°C，大气中的二氧化碳就会增加1-2TgCyr−1。

该研究强调了沿海永久冻土融化将如何扰乱全球碳循环。随着北冰洋吸收二氧化碳的能力减弱，该地区二氧化碳排放和吸收之间的平衡将发生变化，导致大气中二氧化碳浓度升高。这可能会增强温室效应，导致全球进一步变暖。

这项研究对我们理解永久冻土侵蚀如何影响碳循环（特别是在北极沿海地区）的理解非常有重要，虽然早就知道永久冻土储存了大量的有机碳，但这项研究强调了了解海洋在减轻这种碳释放影响方面所发挥的全部作用的重要性，研究结果表明，随着永久冻土继续侵蚀，北冰洋（它一直是重要的碳汇）可能会失去这种能力，从而将其从净碳汇转变为净碳源。

思考

被侵蚀的冻土碳经过哪些具体过程转化并释放到大气中？二氧化碳吸收量的变化和碳排放的增加如何影响海洋生态系统，特别是北极地区？在不同的气候变化情景下，海岸侵蚀的长期预测是什么？与沿海冻土侵蚀相关的反馈机制如何与其他气候反馈回路相互作用？

参考文献：David M. Nielsen, Fatemeh Chegini, Joeran Maerz, Sebastian Brune, Moritz Mathis, Mikhail Dobrynin, Johanna Baehr, Victor Brovkin & Tatiana Ilyina ，Reduced Arctic Ocean CO2 uptake due to coastal permafrost erosion.  Nature Climate Change volume 14, pages968–975 (2024)，doi.s41558-024-02074-3

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