永久冻土侵蚀，北冰洋二氧化碳吸收的隐藏威胁

北极是地球上对人为气候变化最敏感的地区，目前其变暖速度比全球平均速度快四倍，而气温升高会使沿海冻土融化导致不稳定，而沿海多年冻土侵蚀加剧会对北极碳循环和气候变化造成深远影响。一项新的研究深入探究了沿海多年冻土侵蚀对北冰洋吸收大气二氧化碳的影响及其潜在机制。

沿海多年冻土侵蚀的影响

北极是全球碳循环中的关键参与者，北极大陆架的每年CO2吸收量估计为70TgC，是全球单位面积吸收量最大的地区之一，而全球超过90%的沿海海洋对大气中CO2的吸收也发生在极地和亚极地地区。

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。由于北极气候的快速升温，沿海永久冻土层逐渐解冻并变得不稳定，使得海洋表面的波浪能够侵蚀海岸，目前，沿海冻土以每年0.5m的速度遭受侵蚀，这些永久冻土的侵蚀会释放大量的二氧化碳和甲烷，而二氧化碳和甲烷的释放又会进一步加强气候变暖，随着而来的是永久冻土侵蚀速率进一步加快，研究预测，预计到本世纪末，北极平均侵蚀率将增加2~3倍。

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

为了探究沿海多年冻土侵蚀对海洋CO2吸收的影响情况，一项新的研究利用地球系统模型模拟沿海永久冻土侵蚀情况，评估了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。通过进行敏感性模拟，研究者考虑了不同永久冻土层有机物质特性的不确定性。

研究发现，沿海冻土侵蚀都会减少北冰洋从大气中吸收的CO2的量，与没有被侵蚀的区域进行对比，CO2吸收量每年减少了2.5~5.2TgC。随着全球变暖的加剧，冻土侵蚀会问题会进一步减少北冰洋的CO2吸收量，预计到2100年，沿海冻土侵蚀将使北冰洋的二氧化碳吸收量每年减少4.6~13.2TgC，约占北冰洋内陆吸收量的7-14%。研究也指出，研究也指出，未来北冰洋的二氧化碳吸收量不仅仅有侵蚀引起的变化，人为排放的增加也是重要影响因素。

沿海永久冻土层侵蚀对气候产生了正反馈，每增加1°C的全球表面气温，大气中CO₂每年增加1-2TgC。此外，北冰洋CO₂吸收的变化与海冰覆盖呈反比，海冰融化时CO₂吸收减少最为显著。

研究结果表明，沿海永久冻土层侵蚀显著减少了北极海洋对大气CO₂的吸收，海冰在调节沿海永久冻土层侵蚀对CO₂吸收的影响中起到了关键作用，海冰的减少使得侵蚀对CO₂吸收的影响更加显著，随着全球气温的上升，北极海洋对CO₂的吸收将进一步减少，从而加剧气候变化。

该研究为未来气候变化评估中考虑沿海永久冻土层侵蚀提供了重要依据，并强调了海冰在调节这一过程中的关键作用。

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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