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永冻层，顾名思义，应该是永久冰冻的。然而，北极变暖正在融化地球表面下的冰冻层，释放出巨量的温室气体二氧化碳和甲烷，对地球环境影响深远。根据近期发表在《Nature》上的一项研究，北极正在以惊人的速度变暖、融化，甚至淹没了用来测量北极变暖的仪器设备。（下图为纽芬兰的北极地区）。

纽芬兰

永冻层是什么？

永冻层是指在地表以下连续冻结两年或两年以上的土层，其中也包含少许的岩石和有机物。其厚度从1米到1000米不等，通常分布于阿拉斯加、格陵兰岛和西伯利亚等北极地区。

当永冻层融化时，冻结在其中的有机物，如死去的植物、动物和微生物等，会暴露出来并逐渐腐烂，释放出二氧化碳或甲烷。目前的预测表明，如果气候继续以目前的速度变暖，到2299年，永冻层将随着全球变暖而消融，并释放出高达2000亿吨的碳。（ 下图为俄罗斯东部Batagaika火山口因永久冻土融化而下沉）

Batagaika火山口

不仅仅是2000亿吨

发表于《Nature》上的研究指出，永冻层融化导致的碳排放量被严重低估。约20%的永冻层特别容易受到温度骤然升高的影响，并可能引发山体滑坡和侵蚀的多米诺骨牌效应，其强度足以摧毁大树，改道河流、湖泊。更糟糕的是，大多数地质结构不稳定的区域也是永久冻土层里含碳量最高的部分。

永久冻土融化

除了永冻层缓慢融化释放出的2000亿吨碳，到2300年，全球变暖可能将导致一些低海拔湖泊、湿地及高地丘陵地区的永冻层释放出600亿吨到1000亿吨的碳。但由于研究的复杂性，这一估计比较粗略。

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该研究的作者Benjamin Abbot博士指出，最终的影响将取决于地面下冻结的冰量以及地面坡度。如果地下永冻层中含有大块的冰，融化时就会导致土壤、岩石内部产生裂隙，导致地表塌陷。同样，当地形较倾斜时，冻土表层会随着地下永久冻土的融化而产生滑坡。

示意图

为了更加详细了解全球变暖、永久冻土层与碳排放量间的联系，需要进一步扩展测量技术、开拓监测站点以收集更多有价值的数据来构建整体模型及改进研究报告。对此，其他未参与到此项研究的科学家指出，该研究很好的填补了该领域的研究空白，全球变暖正在改变北极的地表结构，对生活在该地区的人们造成了严重危害，并通过碳排放对全球施加恶性危害。

大气污染

永冻层融化造成严重影响

永久冻土层融化造成的后果甚至使研究人员也感到惊讶。位于美国阿拉斯加的一处观测站发现，一年前还被郁郁葱葱的树木覆盖的土地仿佛在一夜之间变成了湖泊，原本清澈的河流被扬起的沉积物弄得浑浊不堪，引发的山体滑坡更是摧毁了观测站的许多仪器设备。

美国阿拉斯加景观

研究人员指出，截至目前已经有多处观测站受到冻土塌陷和洪水的破坏。北极的融化速度远超想象，有的仪器设备甚至在短短几天时间内就被洪水或地陷吞噬，研究人员甚至来不及进入现场抢救。不过，研究人员认为这些还不是最大的困难，更重要的是导致一些人失去了家园、基础设施、文化资源，以及获得维持生计的食物来源。

科学家认为，永久冻土层融化将使居住在北极地区的人口以及全世界沿海地区受到冲击，其中北极地区的沿海尤为严重。居住此地的人口将面临更多的风暴威胁及海冰融化造成的侵蚀和洪水。洪水和冻土融化的相互作用更大大加剧了地面塌陷。可以肯定的是，如果我们仍旧不对超额的温室气体采取任何措施，全球都将会受到永冻层融化的直接或间接影响。

Nature

减缓碳排放刻不容缓

尽管因永久冻土层融化造成的碳排放存在时间和规模上的高度不确定性，但毫无疑问，如果继续以目前的速度消耗化石燃料，将促进永冻层释放出更多的碳，对人类的经济、社会和文化发展造成严重影响。减少碳排放，力争将全球平均温度上升幅度控制在1.5℃，使大量碳固定在数百万平方公里的永久冻土里，是我们目前唯一的希望。

​作者/朱张航宇

图片来源：Nature、USGS、Yuri Kozyrev、NOOR、eyevine

参考文献：Turetsky, Merritt R., Benjamin W. Abbott, Miriam C. Jones, Katey Walter Anthony, David Olefeldt, Edward AG Schuur, Charles Koven et al. Permafrost collapse is accelerating carbon release. (2019): 32.