2019-04-15 21:38:01
变暖的北极永久冻土可能释放出比先前想象的更多的氧化亚氮

大约四分之一的北半球被永久冻土覆盖。现在,这些永久性冷冻的土壤,岩石和沉积物床实际上并非如此永久:它们正以越来越快的速度解冻。

人为引起的气候变化正在使这些土地变暖,使冰融化,并使土壤松动。这可能听起来像任何温和的春季融化,但挣扎的永久冻土可能造成严重的破坏:森林正在下降;道路正在倒塌;而且,具有讽刺意味的是,温暖的土壤正在释放更多的温室气体,这可能会加剧气候变化的影响。

从解冻的最初迹象来看,科学家们急于监测两种最有影响的人为(人为)温室气体(二氧化碳和甲烷)的排放。但直到最近,第三大(一氧化二氮)的威胁在很大程度上被忽视了。

在环境保护署(EPA)的最新报告(自2010年起)中,该机构将这些排放评定为“微不足道”。也许是因为气体很难测量,很少有研究反驳这种说法。

现在,最近的一篇论文表明,解冻阿拉斯加永久冻土带来的氧化亚氮排放量比以前假设的高出约12倍。 “一氧化二氮的小幅增加将导致同样的气候变化,大量的二氧化碳会导致这种气候变化”乔丹威尔克森说,他是詹姆斯·G·安德森实验室的第一作者和研究生,菲利普·韦尔德大气教授哈佛化学。

由于一氧化二氮的效力比二氧化碳高约300倍,这一发现可能意味着北极 - 以及我们的全球气候 - 比我们想象的更危险。

2013年8月,安德森实验室(威尔克森前)的成员和国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家前往阿拉斯加北坡。他们为一个(小)飞行员带来了一架足够大的飞机。

飞行低,不高于地面50米,飞机收集了四个不同温室气体的数据超过约310平方公里,面积比中央公园大90倍。使用涡流协方差技术测量垂直风速和大气中痕量气体的浓度 - 该团队可以确定是否有更多的气体上升而不是下降。

在这种情况下,上升的情况并不总是下降:温室气体上升到大气中,它们会捕获热量并使地球变暖。一氧化二氮具有第二个特殊的威胁:在平流层中,阳光和氧气组合起来将气体转化为氮氧化物,这些氧化物会在臭氧中食用。据EPA称,大气中的气体含量正在上升,分子可以在大气中停留长达114年。

在阿拉斯加,安德森的现场团队专注于二氧化碳,甲烷和水蒸气(一种天然温室气体)。但是,他们的小飞机也提升了氧化亚氮含量。

当Wilkerson于2013年加入实验室时,氧化亚氮的数据仍然是未加工的。所以,他问他是否可以将这些数字分析为一个副项目。当然,安德森说,走在前面。他们都期望数据能够证实每个人似乎已经知道的东西:一氧化二氮不是永久冻土带来的可靠威胁。

威尔克森进行了计算。他检查了他的数据。他把它寄给了该论文的第二作者Ronald Dobosy,他是NOAA橡树岭联合大学(ORAU)的大气科学家和涡旋协方差专家。 “我怀疑任何事情都会发生,”多博西说。

经过三次检查后,威尔克森不得不承认:“这是一种普遍的,相当高的排放量。”在短短一个月内,这架飞机记录了足够的氧化亚氮,以满足整年的预期上限。

尽管如此,该研究仅收集了8月份的排放数据。而且,即使他们的飞机覆盖的地面比以往任何研究都多,这些数据仅代表北极地区1450万平方公里中的310个,就像使用罗德岛大小的地块代表整个美国一样。

即便如此,最近的一些研究也证实了威尔克森的研究结果。其他研究人员使用室内覆盖的饼板大小容器种植到苔原 - 以监测数月甚至数年的气体排放。

其他研究从永久冻土中提取圆柱形“核心”。回到实验室,研究人员在受控环境中加热核心,并测量泥炭释放的气体量。它们加热土壤的次数越多,一氧化二氮就越多。

与安德森的机载系统相比,舱室和核心覆盖的地面更少(不超过50平方米)。但总的来说,三者都指出了相同的结论:永久冻土的氧化亚氮排放量远远超过此前的预期。 “这使得这些发现变得更加严重,”威尔克森说。

威尔克森希望这些新数据能够激发进一步的研究。 “我们不知道它会增加多少,”他说,“在这项研究出来之前,我们并不知道这一点很重要。”

现在,涡流协方差塔 - 安德森工作人员在他们的飞机上使用的技术 - 监测整个北极的二氧化碳和甲烷排放。安德森是第一个使用机载涡旋协方差收集该地区一氧化二氮水平数据的人。而且,除了小规模但重要的室内和核心研究外,没有人在观察最有效的温室气体。

由于北极地区的气温几乎是地球其他地区的两倍,预计永久冻土将以不断增加的速度融化。这些温暖的气温也可能为该地区带来更多植被。由于植物吃氮,它们可以帮助减少未来的氧化亚氮水平。但是,要了解植物如何降低风险,研究人员需要更多关于风险本身的数据。

在他的位置,威尔克森希望研究人员快点收集这些数据,无论是飞机,塔楼,舱室还是核心。或者更好的是,所有四个。 “这需要比现在更严肃,”他说。

永久冻土可能会陷入永久的气候变化周期:随着行星变暖,永久冻土融化,使地球变暖,融化霜冻,以及不断变化。为了弄清楚如何减缓周期,我们首先需要知道情况有多糟糕。

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