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滴答作響的極區未爆彈

北半球的永凍土分布地圖,從阿拉斯加、加拿大到西伯利亞,其中潛藏的碳量十分驚人。(圖片來源:Wilimedia Commons 作者:NSIDC)

 

全球暖化對極區的影響逐漸受到重視,消失中的冰層獲得大部分科學家的注意。然而,極區解凍中的永凍土將造成全球暖化更為劇烈,當永凍土解凍,微生物會消化這些碳,將其轉化為二氧化碳釋放進大氣中,使全球暖化陷入惡性循環。

但是科學家難以量化這個危機。永凍土占了北半球土地面積的四分之一,從阿拉斯加、加拿大一直到西伯利亞。但由於相關研究稀少,研究者難以對潛在威脅進行有信心的評估。

「我們只能用有限的資料去研究極為廣大的土地」瑞典斯德哥爾摩大學地理學家古斯塔夫‧胡格柳思(Gustaf Hugelius)表示。要量測永凍土中的碳含量,只能仰賴在偏遠的地區,用笨重的鑽探機器進行泥濘的野外調查,衛星遙測幫助有限。

這些實務上的侷限阻礙了科學家對於永凍土表層1公尺內含碳量的評估,而且科學家懷疑,即便有3公尺深,碳也可能因為永凍土解凍而被釋放。先前科學家估計極區永凍土保存了約1.6兆公噸的碳,但是只有45個野外採集點鑽探到3公尺深的地方。在新的研究中,胡格柳思增加了405個3公尺深的鑽探點,這些增加的調查資料提高了對於極區永凍土含碳量的預估值,達到1.894兆公噸,比之前的預估高了13%。

了解極區永凍土到底藏有多少的碳之後,下一個問題是隨著地球暖化,到底有多少永凍土會解凍?先前的推估模式顯示,如果全球溫室氣體排放量維持一定,到了2100年將有436億噸的碳被解凍。

而根據佛羅里達大學的生物地球化學家克莉絲汀‧社德爾(Christina Schaedel)分析過去9份相關研究,歸納出解凍的碳將有20%經由微生物釋出到大氣,但這個數值被她稱之為「保守的估計值」。

這可能比全人類兩年排放的碳總量還多,結果將導致全球暖化加速,影響包含海平面上升、更劇烈的乾旱與海洋酸化。

要能更清楚完整描繪威脅,需要先處理資料不足的問題。目前胡格柳思希望與俄羅斯的科學家合作研究橫跨整個北亞的永凍土,而1個由NASA領導的計畫預計在未來10年內詳細調查整個極區的土壤含碳量。

由於衛星系統建構完整,遙測對於極區的研究主要關注在冰層的變化。然而極區永凍土解凍帶來的威脅,只能仰賴科學家實地走訪,在泥濘中取得更為完善的資料。(本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

本文原發表於行政院國家科學委員會科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

延伸閱讀:

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關於作者

李柏昱

成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。