冰冻圈告急！

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冰冻圈告急！
                               
                               



冻土苔原，弗兰格尔岛，俄罗斯远东地区Credit: Credit: G&M Therin-Weise/robertharding/Getty Images

2015年底在巴黎举行的全球气候变化大会，设定了各国减排温室气体的明确目标，被广泛地视为一次外交上的巨大成功。
但是这一协议并未提及冰冻圈，包括这个星球的极地冰盖、冰原、冰川和永久冻土层，又称多年冻土层。即使我们达到了减排目标，也无法避免冰冻圈融化，让我们的世界进入一个3000到5000万年来（更别说是自人类存在开始）从未在出现过的气候环境。

这星球的冰柜
在这情景中最关键的要素便是永久冻土层，它就像是一个巨大的碳冰柜。如果我们拔掉插头任之融化，冰封了数个时代的植物组织将分解并向大气层释放二氧化碳和（或）甲烷。这些气体会困住更多的热量，导致全球气温上升，大于我们使用化石燃料导致的碳排放单独造成的影响。
为了保持全球气温不会超过巴黎协定中设定的目标，这些气体从永久冻土层中释放地越快，人类社会能够排放的碳越少。协定中的官方表述是“与前工业化时期相比将全球平均温度升幅控制在2℃以内，并争取把温度升幅限定在1.5℃……”
但是这一官方目标并不现实。独立气候研究组织的模拟结果显示，协定中列举的承诺实际上导致全球平均气温在2100年前上升2.7℃到3.5℃，在地球气温不再上升前到达3.4℃到4.2℃的峰值。而且这一结果并没有包括从消融的永久冻土层中预期释放的额外碳量。对于这些释放量可能范围的计算结果仅仅因为太新近而无法纳入协定中。

冰柜里存放了什么
“我们知道永久冻土层容纳了庞大的碳量”，伍兹霍尔研究所（位于美国马萨诸塞州法尔茅斯市）的高级气候研究员Max Holmes博士认为：”两倍于大气层、三倍于地球上所有植被的碳量。“碳越快地被释放，引发灾害性气候变化的危险性就越高。
模拟实验表明全球30-70%的永久冻土层将在这个世纪消融达10英尺之深。Holmes博士在研究所的同事Sue Natali博士认为：“这将是一个缓慢的而非爆炸式的释放过程，但在2100年之后这一过程将加速。”她特别指出：“一旦永久冻土层融化，我们无法采取任何措施阻止碳的释放。“与温度变化不同，冰冻圈的这些改变是典型的不可逆的进程。《自然-地球科学》杂志近期的一篇文章着重强调了Natali博士的这一顾虑，文章表明永久冻土层覆盖的2/3的北极区域正在迅速消解，引起地理景观与水文现象的变化。
与此同时，《环境研究快报》上刊登的98位永久冻土层专家的一项最新调查指出，我们不能指望在北极地区种植新的植物以通过吸收大气层中碳的形式（如一些研究者乐观认为的那样）抵消永冻土层的碳释放。相反地，不论这个世界是否如预期的那样变暖，在2100年前，冻土区都将成为大气层的一个额外碳源。不过也有一个好消息，调查推断，如果全球温室气体排放量在十年左右达到顶峰，在大约2070年前降至零点，在2100年前减至负值，多达85%的业务照常排放情景中的冻土区碳释放可以被避免。

留给我们的碳排放”余额“
地球上的永久冻土层覆盖了24%的北极地区，贮藏有1.5万亿吨碳。根据国际冰冻圈气候倡议（ICC）的报告，仅仅从现在到2100年之间，它就能释放足足有1300-1600亿吨碳。这一数字大约是美国每年所有化石燃料和水泥生产排放碳量的100倍。
与化石燃料燃烧的排放不同，因永久冻土层融化产生的排放，以甲烷和二氧化碳的形式，通过额外升温导致更多的消融增强自身的排放效应。结合社会的其他排放，冰川消融的排放将导致一个脱离控制、自我增强的升温、消融、更多升温，长此以往进入一个恶性循环。
当永久冻土层排放在全球可排放碳的“余额”预算内，理论上社会理论上仍然能够接受并保持低于2℃的增温，根据ICCI永久冻土层专家们的说法，为人类活动排放留下的碳”余额“将缩水至仅仅1150亿吨，与预测中的2750亿吨相去甚远。
这意味着，调控我们共同的温室气体排放量的时间远比预想的少得多，因为我们现在只能排放不到预计一半的额外碳量。我们必须更快行动起来；向能源清洁型经济转移的成本将会更高；而我们的可选的技术手段将会更少。
而这，仅仅是这个星球的冰冻圈正面临的两大威胁其中之一。

本文观点仅代表作者，不代表《科学美国人》。

翻译：纪宇琛；审校：杨玉洁

原文链接：http://blogs.scientificamerican.com/guest-blog/crisis-in-the-cryosphere-part-1/