相当于2900万辆汽车蒸发到大气当中？北极冻土的碳排放到底有多严重？

储存在北极永久冻土中的碳的总量大约有10亿公吨，也就是差不多5亿辆汽车排成一排的重量。

科学家估计，根据目前全球变暖的趋势，到2100年，储存在永久冻土表面的碳中，有5-15%将以温室气体二氧化碳的形式排放出来。受微生物作用刺激的这种排放可能导致全球变暖增加0.3到0.4摄氏度。

但是这种估计忽略了二氧化碳可能进入大气层的另一个关键途径：阳光。

根据密歇根大学的一项研究，融化永冻土壤中的有机碳可以进入湖泊和河流，随后通过阳光转化为二氧化碳，这个过程被称为“光矿化”(photomineralization)。

这项由水生地球化学家Rose Cory领导的研究发现，来自融化永冻土的有机碳很容易受到紫外线和可见光的光矿化作用，这可能会给大气中增加14%的二氧化碳。她团队的研究发表在《地球物理研究快报》杂志上。

地球与环境科学副教授Cory说：“直到最近，全球气候模型才将永久冻土融化产生的温室气体纳入其中，但这些模型都不包含这种反馈路径。”

“为了知道冻土可以通过氧化释放多少碳，我们必须了解这个流程和时间：也许这个碳是抗氧化的，即使解冻了，它也会流入北冰洋，埋在另一个碳汇里。”

这个途径一直存在争议，因为测量阳光如何降解土壤碳是很困难的。不同波长的光对土壤中的有机碳和铁含量都有不同的影响。为了精确测量有机碳暴露在阳光下时二氧化碳的排放方式，研究的共同通讯作者、伍兹霍尔海洋研究所和密歇根大学校友科林·沃德(Collin Ward)开发了一种方法来测量每个波长对土壤有机碳的影响。而为了做到这一点，他建造了一个新的仪器，使用LED灯来模拟太阳的不同波长。

Ward说：“这种基于LED的新方法让我们更容易、更便宜地了解由光驱动的反应会如何因太阳的不同波长而变化。我造好仪器之后马上给罗斯打了电话，告诉她我想先用它来研究永冻土样本。”

研究人员把土壤样本(从北极六个地点采集)中提取的有机碳放入仪器中，然后将样本置于LED灯下。在光照照射后，他们用低温方法提取二氧化碳，并用质谱仪测量土壤碳释放的二氧化碳的年龄和数量。

他们发现，不仅阳光的波长会影响二氧化碳的释放量，样品中的铁含量也会对释放量造成影响。铁作为催化剂会增加土壤的反应性。

Cory说：“我们一直怀疑是铁催化了这个由阳光驱动的过程，而这也正是我们的结果所显示的。随着铁总量的增加，二氧化碳的数量也在增加。”

Cory的团队还利用碳年代测定法对土壤中的有机碳及其释放的二氧化碳进行了年代测定，以证明这种氧化作用正在古老的永久冻土中发生，而不仅仅是每年解冻的那一些土壤。这一点很重要，因为每年解冻的土壤释放出的二氧化碳要比永久冻土层的要少得多。

研究人员发现，这些有机碳和二氧化碳的历史在4000年到6300年之间，而通过研究土壤的历史，他们表明永冻土中的碳很容易氧化成二氧化碳。

Cory说：“对这种由阳光驱动的反应，我们不仅首次有了波长的具体测量，而且我们还确认了被氧化成二氧化碳的是古老碳。我们可以打消任何关于阳光会氧化古老碳的疑问了，我们展示了究竟是什么在控制着这个过程——是铁催化了阳光氧化古老的碳。”

包括密歇根大学团队对气候变化模型的发现，保守地说，目前储存在北极永久冻土层的1000亿吨碳可能会释放6%，如果6%听起来不算多的话，具体一点说，这相当于2900万辆汽车蒸发到大气当中。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://phys.org/news/2020-06-carbon-emission-permafrost-soils-underestimated.html

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