北极的潘多拉魔盒被打开了?
甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体,虽然在大气中的绝对浓度不足二氧化碳的1/200,但在100年间的增温效应却要强25倍。自工业化以来,二氧化碳的浓度增加不到50%,而甲烷的浓度则增加了约150%。最近,英国《卫报》的一篇报道称,在北冰洋海底发现了新的甲烷泄露点,甲烷释放机制已被触发。但这一说法却引发了争议。
全球约99%的甲烷水合物都形成于大陆坡的海洋沉积物中,剩下的1%则与北半球高纬度地区的多年冻土相关。15000年来,海平面约升高了100米,冻结着甲烷的陆地沉积物被暴露在较先前陆地上更暖的海水中。一般来说,目前在环北冰洋地区,位于陆地几百米厚多年冻土之下,以及深海大陆坡之下的甲烷水合物都会保持稳定,只有浅层大陆架多年冻土和大陆坡上部分中的甲烷水合物容易分解。
在过去几十年中,北极表面气温的升高幅度超过全球平均气温的2倍左右,这种北极增温明显快于地球其他地方的现象即“北极放大”效应。该效应的存在,使得科学家们尤为关心北极温室气体含量的变化,充满不确定性的甲烷水合物自然也吸引着越来越多的科研目光。
由俄罗斯和瑞典合作开展的国际西伯利亚大陆架研究项目已有15年的历史,它的目标便是调查绵延数百公里的东西伯利亚北冰洋大陆架处,冰冻圈-气候-碳这三者之间相互作用的情况。为了进行新一轮的考察,满载着60名队员的Akademik Keldysh科考船已于今年9月26日启程,于11月4日返航。
在这次考察中,科考队员首次观测到,在东西伯利亚大陆坡的一大片区域,沉积物中冻结的甲烷已经开始释放。在150千米长,10千米宽的大陆坡区域内,6个监测站点的观测结果均显示,有团团气泡从海底冒出。此前,该团队就在这片区域的北极大陆架处发现了甲烷释放点,第二年又在拉普捷夫海和东西伯利亚海的浅层,发现有甲烷气泡流从海底凹坑里涌出。
科考团队表示,绝大多数释放出的气泡目前还溶解于水中,但海表甲烷浓度是通常情况下的4到8倍,而这些甲烷正在被排放进入大气中。虽然这些释放出的甲烷目前还不太可能对全球气候产生大的影响,但关键的是,大陆坡原本被认为是天然气水合物稳定区,而今其中的甲烷水合物已被扰动,甲烷释放过程已被触发,而且还将持续。他们认为,流入这片海域的温暖洋流,最有可能是造成甲烷水合物失衡的原因。
在这篇报道发出后,瑞典隆德大学和挪威奥斯陆大学的副教授Frans-Jan W. Parmentier、NASA的研究科学家Ben Poulter、德国阿尔弗雷德•魏格纳研究所的高级研究员Paul Overduin和芝加哥大学的教授David Archer都在专门鉴别媒体对气候变化报道真实性的评论网站“气候反馈”上,对这篇文章所传达的观点表达了保留性态度。
首先,上述专家认为在缺乏长期观测记录的情况下,不能直接断言北冰洋中的甲烷羽流正在增加,因为海底的甲烷可能已经悄然释放了一段或长或短的时间,只不过我们刚刚才发现而已。其次,这些沉积物释放的甲烷不足以对大气产生影响,以“沉睡的巨兽”为标题夸大了事实。
不论是在斯瓦尔巴特附近,还是拉普捷夫海,甲烷水合物所在深度都超过了300米,因此这些甲烷水合物即使不再稳定,也不太可能穿过层层阻碍而影响到大气中的甲烷浓度。通过研究全球甲烷排放量,以及估算其各种排放源,我们可以评估这些甲烷释放的趋势。一项针对2000~2017年全球甲烷收支的数据研究显示,过去近20年内北极甲烷排放量并未增加,这说明沉积物释放的甲烷目前未对气候产生明显影响。
就在文章发表一周后,《卫报》修订了报道的部分内容,并强调这项调查只给出了一个初步性结果。但撇开争议,我们也要明白,北极是遭受气候变化影响最严重的地区,但也是一个未被充分研究的地方,这里的每一项新发现都具有价值。真正的危机因为天然气水合物对温度和压力敏感,长期的气候变化过程可能会触发其分解,释放出的大量甲烷会增强温室效应,而增温加剧又会使更多多年冻土融化,释放出更多的甲烷。
今年9月,《自然·气候变化》上的一项研究警示,迅速变暖的北极已开始从冰冻态转至完全不同的气候态,其气候的年际变动已超出历史时期的波动范围。科学家发现,近几十年来北极最冷时期的海冰,较20世纪中叶夏季的海冰还要少。而由于秋、冬季气温显著升高,到本世纪中叶,北极可能会有数月出现降雨,而不是降雪。
近期,《自然·通讯》的一项研究表明,全球较工业化前升温2℃将导致全球土壤释放约2300亿吨的碳,约为过去100年中我国碳排放量总和的4倍。如果包含多年冻土中的碳损失,估算的数值还会更大。《科学报告》上的一项研究指出,如果自然甲烷源持续扩增,那么2100年时大气中的甲烷浓度将升高42%。先比之下,人为减排产生的积极影响则要大得多,可能使80年后大气中的甲烷含量减半。
所以,与其臆想一头海洋怪物,不如通过现代科技来减少人类活动产生的温室气体,这才是我们应该做且能够做的。