西伯利亚的大火已经烧到冻原了

来源 | 国家地理中文网

译者 | 陌上花开

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雅库特中部,森林大火在燃烧,这里是俄罗斯最寒冷的地区之一,森林覆盖率超过83%;今年的夏季大火竟然能在北部如此之远的地方烧起来,科学家对此感到震惊。图源:YEVGENY SOFRONEYEV, TASS/GETTY IMAGES

几个月来,由于持续日照加上气候变化的影响,西伯利亚一直处于酷热之中。6月份,北极气温飙升至38℃。高温还引起了大规模的野火爆发,包括冻土带上的大火,往常冰冻的土壤今年可能融冻。

在寒冷潮湿的冻原(又称苔原)地区发生的这一连串火灾给生态学家和气候科学家敲响了警钟,他们担心这是北极正在经历快速变化的另一个信号,可能会在当地甚至全球引发连锁反应。

如果火灾在西伯利亚的逐渐融化冻土带成为常态,就可能会急剧重塑整个生态系统,导致新的物种占领该地。也许还会引发更多的火灾。大火本身也可能加剧全球变暖,因为它会烧到土壤深处,并释放出数百年来积累在地下的冰冻有机物中的碳。

“这还不足以对气候变化造成巨大影响,”伦敦经济学院的环境地理学家Thomas Smith说道,他一直在密切追踪西伯利亚大火。“但这肯定是一个迹象,表明了一些不同寻常的事正在发生。”

更多的大火

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从太空观测到的西伯利亚冻原大火。图源:JOSHUA STEVENS, NASA EARTH OBSERVATORY

欧洲中期天气预报中心的资深科学家Mark Parrington表示,6月中旬前后,大火开始在西伯利亚蔓延。“火灾辐射率”(fire radiative power)的每日水平是衡量火灾热量输出的一个指标,今年的数值堪比2019年(另一个极端火灾年份),远远超过了至少自2003年以来的数值。俄罗斯林业局估计,在西伯利亚东部的萨哈共和国、楚科齐和马加丹地区,数万平方公里的土地已经被大火吞噬。

今年的大火火势猛烈,过火范围广泛,而且蔓延到了如此之北的地区,连冻原带也被烧着了,这些都让科学家们倍感震惊。Smith一直在利用土地覆盖图和卫星数据进行火灾的追踪调查。他发现,除了北方针叶林多次遭大火烧毁之外,更北边的冻土带和碳含量丰富的泥炭地也遭遇了大火侵袭。在上述所有情况中,正在燃烧的这些生态系统都位于构成永久冻土层(又称“多年冻土”层)的冻土之上。

虽然冻原火灾并非前所未有,科学家们在近十几年里记录了阿拉斯加北坡上的几起大型火灾,但在如此广阔的地区同时发生这么多起火灾是很不寻常的,Smith说道。

有几起火灾甚至可能创下地理记录。6月底,欧洲航天局的哨兵2号卫星在北纬73度附近探测到一系列火灾——卫星遥感专家Annamaria Luongo称,这是2003年有记录以来最北部的火灾。最近的一次是6月30日由哨兵2号卫星发现的,它在距离拉普捷夫海(北冰洋的一部分)海岸只有几公里的地方突然爆发。

“当我看到拉普捷夫海湾以南10公里处燃烧的大火时,我有点震惊,因为那里就像是世界上的海冰工厂,”俄亥俄州迈阿密大学的火灾研究员Jessica McCarty说道。“当我还是一名本科生时,开始学习火灾科学,如果当时有人告诉我,我要学习格陵兰岛和北极的火灾动态时,我肯定会嘲笑他们。”

高温是引发这些火灾的根本原因。自去年12月以来,西伯利亚的气温一直远高于正常水平,因为该地区上空持续存在一道高压脊,从而产生了日照充足的温暖天气,积雪也提早融化了。6月中旬,西伯利亚的Verkhoyansk镇的气温达到38℃,创下了该地区的高温纪录,从那以后,热度略有下降,但远没有消失:同一天,拉普特夫海边发生了一场大火,该地区的气温达到了34.4℃。

“对我来说真正令人震惊的是,几个月以来,相对于往年的平均气温的来说,温度竟高出这么多,”科罗拉多州立大学的气候科学家Zack Labe说道。

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西伯利亚南部的一个社区被大火烧焦,新西伯利亚地区有数百个社区被大火烧毁。图源:KIRILL KUKHMAR, TASS/GETTY IMAGES

所有这些都是在长期的、气候变化驱动的变暖趋势下发生的,这导致北极升温速度是全球平均速度的两倍多。

McCarty认为,炎热、干燥的天气可能使冻土带的植被干枯。Smith怀疑,最近的高温也导致了冻土层深处的一些物质解冻,其中包括多年冻土层上的一个季节性解冻的“融冻层”。他说:“热浪真的让一切都干燥到了可以燃烧的程度。”

释放碳

北极科学家们最关心的一个问题是,其中一些火灾不仅在冻土带表面燃烧,而且会透过数百年来积累下来的富含碳的有机质层深入到土壤中。

“从冻土带大小和温度来看,我认为它肯定会被烧毁,”美国航空航天研究所副研究员、西伯利亚野火研究专家Amber Soja说道。随着大火吞噬地下,导致气候变暖的温室气体也会被释放到大气中,最终引发了北极变暖和永久冻土融化速度的加剧。更直接的是,地面火灾释放出的热量,可以推动永久冻土层的进一步融化和燃烧,Soja说。

虽然目前还不清楚今年的火灾共释放了多少碳,也不清楚有多少永久冻土层因火灾而融化,但科学家们正在努力解决这些谜团。从长远来看,大火还可能通过清除充当隔热屏障的上层土壤而使永久冻土退化,这一过程在北方针叶林中已有详细记载。永久冻土层的退化会导致地面崩塌,融化的冰层会在地表形成湖泊,这是科学家们在2007年阿拉斯加北坡冻土带的一场大火后观察到的。

另一个重要问题是,这些大火是如何改变北极脆弱的生态平衡的 。Soja说,严重烧焦的北方针叶林有时会变成“火成冻原(pyrogenic tundra)”,因为大火烧光了树木,烧毁了储存在土壤中的种子,野草就会取而代之。与此同时,在已经是冻原的土地上发生的火灾,有时会更利于灌木生根,从而使苔原景观变暗,吸收更多的热量,长此以往,导致火灾更易发生。由于气候变化,林木线不断向北蔓延,更多的火种被移到了北极。

“在生态方面,我不知道会发生什么,”Soja说。“这是相当遥远的北方。我认为火灾已经造成了不可估量的损害,可能需要很长时间才能恢复,也可能根本恢复不了。”

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