闷烧中的北极：人类要如何面对环境浩劫
北极就在我们眼前发生着变化：冰盖正在融化，林木线向北移动，饥饿的北极熊在城市里游荡。由于气候变化，该地区变暖的速度是其它地区的两倍。这主要是由于阳光反射率的变化——反射阳光的冰雪减少，取而代之的是吸收光照热量的海面和土壤。这就形成了一种正向循环机制，即热量螺旋上升，造成更多热量累积。这个现象十分危险。
现在，北极不仅冰雪渐融，它还出现了野火。 西伯利亚大规模的森林火灾持续了三个多月，产生的烟尘云霾面积相当于整个欧盟。400多万公顷针叶林被大火吞噬，俄罗斯军队前往救灾。整个地区的人们都被浓烟呛得透不过气来，浓烟蔓延到了阿拉斯加乃至其它地方。就连格陵兰、阿拉斯加和加拿大的北方森林也发生了大火。 尽管北极圈内熊熊大火的图片可能会让很多人感到震惊，但美国蒙大拿大学（University of Montana）火灾生态学家伊格拉（Philip Higuera）认为，这并不令人意外。 “我并不感到意外——这些都是我们几十年来一直预测会发生的事情，”他说。 2016年，伊格拉团队便基于复杂的计算机模型预测到2100年北方森林和北极苔原的火灾将增加四倍。 他说，一个关键的临界点是30年来7月份的平均气温为13.4摄氏度。在1971年到2000年之间，阿拉斯加的大部分冻土带已经接近这一临界值，因此对气候变暖尤其敏感。伊格拉说，随着未来几十年气候继续变暖，接近或超过这个临界点的地区数量可能会增加。 在西伯利亚冻土带上，大规模的森林大火威胁着附近的居民区，该地区被浓烟和灰尘所笼罩（Credit: Getty Images） 伊格拉说；“在北极圈地区，我们得到的重要信息是，在你开始看到苔原燃烧的时候，会有不同的阈值，就像一个二元开关。这种阈值关系是北极对气温如此敏感的部分原因：在数年内该地区保持在这个阈值以下，在我们的火灾警戒线之下；然后，随着温度的变化，它突然开始燃烧。” 尽管火灾是整个生态系统的自然组成现象，包括在遥远的北方——它们促进生物多样性和营养循环，但北极发生如此大规模的火灾是前所未有的，也是极不寻常的。 伊格拉说：“这表明我们人类正在干扰这个系统。改变全球气候对生态系统是非常大的冲击。” 火灾爆发的部分原因是累积的热量使土壤干燥，并使永久冻土融化。但也有更令人惊讶的原因，比如气候变暖导致更多的雷击，引发更多的森林火灾。 缓慢燃烧 “在阿拉斯加今夏炎热和烟雾缭绕的环境中做实地考察，你可以感受到不同地方受火灾的影响。”娜塔莉（Sue Natali）说。娜塔莉是伍兹霍尔研究中心（Woods Hole Research Center）的副研究员。这家机构位于马萨诸塞州，专门研究气候变化和解决方案。“你还可以看到多年前发生的火灾所造成的长期影响。由于之前的火灾导致冻土融化，我们正在行走的地面发生了坍塌。” 在西伯利亚冻土带，有超过100万公顷的森林被大火吞噬，通过灭火来控制灾情几乎是不可能的（Credit: Getty Images） 如果说烧焦的永久冻土还不算什么，今年夏天她看到了更令人震惊的事情。 “我在一个被烧毁的湿地工作，”娜塔莉说。 大火正影响整个北部的生态系统。空气被污染，地方性的干旱；而生态系统的一个反应是，在意想不到的地方，植被和树木的新组合正在生长。例如，去年的一份报告发现，北极地区气候变暖，以及随之而来的植被变化，已经导致北美驯鹿的数量锐减了一半，原因是无法找到正常的食物来源——苔藓地衣。 北极大火对全球气候也有巨大影响。北方森林和北极苔原占全球陆地表面的33%，并保有全球土壤碳含量的50%左右，比地球所有植被中储存的碳还要多，其大小与大气中的碳含量相当。 因为北方气候非常寒冷，微生物的生长和分解速度比热带要慢得多，所以碳被储存在永久冻土层中，而不是通过植被生长返回到营养循环中。 换句话说，如果森林被烧毁，冻土带融化，我们大气中碳的含量就会急剧增加，即使是全球最齐心协力的减少碳排放的努力也会无济于事。 大量的碳原本被锁在北极森林的树木、落叶层和土壤中，如今通过火灾释放到大气中（Credit: Getty Images） 加拿大安大略省圭尔夫大学（University of Guelph）的生物学家图雷斯基（Merritt Turetsky）解释说：“北方相当于全球的一个巨大冰箱，储存着来自大气的碳。”她专门研究永久冻土层是如何融化的。正如她所描述的，固态土地变成一坨“大汤团”。多年来，北方地区一直在发生房屋倾斜和道路坍塌。 现在，我们看到曾经坚实的土地正在燃烧。泥炭地的火灾的特点主要是无焰闷烧，这种燃烧在地表的落叶淤积层蔓延开来，速度缓慢，大约每周半米，而不是像森林火灾每小时10公里的速度。 “不是窜上树的那种火焰，”图雷斯基说。“这些是缓慢移动的无焰之火，它们穿过苔藓、树叶淤泥和其他所有沉积在森林浅层地表的东西。” 这些火不仅比雷击更容易被引燃，而且在寒冷和潮湿的环境中能持续更长时间，这主要是因为泥炭中含有大量的可燃气体甲烷。随着气候变暖，北方的土壤和泥炭变干，潜在的火灾便更有可能发生。 在2015年的一篇论文中，图雷斯基解释了闷烧的火灾如何对全球气候造成更大威胁。它们燃烧的时间要长得多，因此能将热量更深地传递到土壤和永久冻土中，总体上消耗的含碳燃料是普通火灾的两倍。 森林火灾产生的烟雾可以蔓延到广阔地区，甚至污染其他大陆的空气（Credit: Getty Images） “不幸的是，你根本没有办法派出一架灭火飞机，装满水或灭火剂，来扑灭火灾——灭火专家现有的工具只能应对这些大规模的明火火灾，对付闷烧火灾根本无效，”图雷斯基说。 更令人不安的是，降雨对于灭火也无助益。 她说：“你需要大量的降水才能把火扑灭，但是如果雨量仅仅适中，根本无益。而且那往往伴随着闪电，引爆泥炭中的甲烷，会把东西炸飞，情况变得更糟。” 沉在地底的碳源 在一项新的研究中，图雷斯基和她的同伴认为，北方森林通过光合作用从大气中吸收碳，并形成碳沉积，再通过干燥和燃烧释放碳，从而成为碳源。 换句话说，北方森林不仅没有起到遏制气候暖化的作用，引发的火灾反而会极大地加剧全球变暖。 并不是所有的土壤碳都能在森林大火中燃烧。随着时间的推移，在反复的火灾后“遗留碳”在土壤中积累。但在气候变暖的情况下，北方森林大火的规模和程度增加，这种“遗留碳”被释放到大气中的可能性也在增加。 图雷斯基解释说：“真正的坏消息是，大火可以穿透地表，深入数千年前从大气层转化至地下的旧碳层。10万年前的碳被释放回大气，这才是真正的正向反馈和加速循环。虽然偶尔的火灾是北方森林的自然调节机制，但这并不是北极地区的常规特征。它可能会在未来发生，人类正在加剧这种可能。” 森林大火之后，幼苗在烧焦的土地上生长，重新造林；北极附近的森林中，落叶松、桦树和针叶树的平衡正在发生变化（Credit: Getty Images） 如果说，想象北极地区都可以发生火灾，还不足以带来思维的转变，那么更大的心理突破，是要理解北极地区的大部分火灾实际上是在地下发生的。 阿拉斯加关注北方森林科学家联盟（Alaska's Boreal Forests at the Union of Concerned Scientists）的肯德尔碳保护研究员（Kendall Fellow for Protecting Carbon）菲利浦（Carly Philips）说：“更好的是要理解，是生态系统中什么物质着了火——泥炭、淤泥和土壤表层下的物质在燃烧，可能改变人们对北极火灾的理解。”该联盟是一个50年前创立非盈利的机构，旨在利用科学改善人类健康和保护地球。 这些火灾在地表下闷烧，能够持续整个冬天，并在春季突然出现在完全意想不到的地方。因此它们的绰号是“僵尸火灾”。他们既不明显，却也没有熄灭。 这些因素叠加在一起，融化的冻土、甲烷的释放、干燥的泥炭、正在消失的冰层、悄无声息的闷烧火灾，当然还有气候变暖，这些因素综合在一起，使北极发生了前所未有的巨大变化。 在2018年的一项研究中，伍兹霍尔的娜塔莉描述了2012年至2016年在西伯利亚进行的一项实地实验。她和同事们在西伯利亚不同程度地烧灼一片片土地，等待观察落叶松幼苗生长的难易程度。到2017年，在中度和高度焦化的土地上，落叶松幼苗的数量是其它地块的五倍，这意味着在被森林大火夷为平地的土地上，新物种将会越来越多。 阿拉斯加夏季的大火正在对该地区更广泛的生态系统产生影响（Credit: Philip Higuera） 这可能意味着北极的景观从针叶林转变为更低纬度常见的落叶乔木。 图雷斯基说：“在北方地区，由于针叶林在火灾后无法恢复，我们已经看到落叶林在那里大量生长。定义里北方标志性的生态结构可能正在改变。” 全球影响 寒带和北极地区的剧烈变化，将以不止一种方式影响整个地球。 “这是一个全球性的问题：一个地区的火灾会影响世界其它地区的空气质量，”欧洲森林火灾信息系统（European Forest Fire Information System）哥白尼大气监测局（Copernicus Atmosphere Monitoring Service）的资深科学家帕林顿（Mark Parrington）说。他们的监测跟踪了从阿拉斯加到五大湖的烟尘云团；阿尔伯塔省的大火导致欧洲天空发红；加拿大北极圈飘来的烟雾到达欧洲的北极地区，甚至更远。 帕林顿说，我们需要观察这些火灾产生的黑色颗粒，即碳灰，落回地球的位置，以了解它们对全球气候的影响。如果它们沉积在冰雪上，将减少反照率，导致更多的阳光和热量被吸收，加速全球变暖。他说，哥白尼大气监测局有一些数据是关于这个问题的，但迫切需要更多数据。 除了做更多的研究，我们还能做些什么？有可能阻止这些火灾蔓延吗？很多人并不乐观，伊格拉就是其中之一。他说：“我们不可能在未来阻止这样的火灾发生。这就像我们无法阻止飓风来袭。” 由于该地区偏远，幅员辽阔，缺乏基础设施，即使扑灭零星火灾都极其困难。但专家表示，并非每一场火灾都应该被扑灭；取而代之的是，我们需要将解决问题的焦点转向别处。 图雷斯基说：“消耗资金去扑灭北方的每一场火灾，这并非有效方法，也不可行。我们能做的最重要的事情是全面减缓气候变化，不是10年或15年后才开始做。” “而是现在就开始做。” 请访问 BBC Future 阅读 英文原文。