假如北極圈能生長出更多的植物，相信沒有人會認為這是一件可喜可賀的事情。因為這直接證明了全球暖化日益嚴重，令北極圈不再寸草不生，給了當地動植物一個「溫暖」的家。但假如我告訴你：現在北極圈的植物枯萎速度快了，你的第一反應可能認為這是一個天大喜訊，好像氣溫下降了、生長環境極端了才有這個現象，但事實是否是這樣？
其實一直以來，北極圈都有一點點的植物，當中包括常見的杜鵑花科、十字花科等，一般都會在當地的夏季生長及開花，只是大多都只是一些非常低矮的灌木、地衣及苔蘚等，而正常的樹木則難以生長出來。至於學界經常探討的 Arctic Greening（綠化）和 Arctic Browning（棕化），計算的是他們生長的比率、覆蓋率以及生理週期的長短，藉此研究對地球的影響。
簡單來說，北極圈綠化是指植被不斷增加，而棕化則是植物出現枯萎或死亡的跡象。科學家會透過每年的衛星圖像，計算北極圈的 NDVI（Normalized Difference Vegetation Index，即常態化差值植生指標，當中透過紅光與近紅外光的反射情況顯示出植物生長、生態系的活力與生產力等資訊）。
葉綠素對近紅外光會大量反射，以及對紅光光譜區之太陽光會大量吸收；因此 NDVI 數值愈高代表該地區反射紅外光的能力愈強，亦表示該地區植物生長會更健康及茂盛。反之，植物的植被葉片如果出現紅色、黃色、褐色等變化，NDVI 的數值便會降低。從下圖我們可以清晰看見，北極凍土帶大部份地方都有綠化的情況，而在格陵蘭、美國阿拉斯加以及俄羅斯則有棕化的情況。當中只有格陵蘭的地方亦保持純白色，即是全年均是冰川，其他地方都已經淪陷了。
上述的數據在每年夏天取得，這意味著植物的枯萎來得比正常週期快，而這絕非一個好兆頭。英國謝菲爾德大學（University of Sheffield）教授 Gareth Phoenix 及研究人員 Rachael Treharne 指出，由於受到極端天氣的影響，北極圈在冬天中段亦有一段回暖的日子，令植物表層的雪層融化而提早發芽，而當植物暴露在陽光下，它們的抗寒能力便會大大減低，而當暖風已過、回歸寒冬時，便令它們冷不提防的情況下被殺個措手不及。
另一個原因則是極端天氣引致的霜凍。由於空氣溫度突然下降，植物儲存的水份會脫水結冰，但土壤仍然處於冰封的狀態，令它們無法從泥土中補充所需要的水份而提早枯萎，形成大範圍的褐色現象。
除了北極圈的氣候變化之外，昆蟲入侵亦加劇了棕化現象。隨著冬天和夏天的溫暖，食葉昆蟲能茁壯成長並進入北極圈，令灌木落葉更為嚴重。其中一個例子便是冬蛾（O.brumata）在北歐地區爆發性增長。蛾卵會在 -30°C 左右死亡，但近年的蛾卵卻能在冬季存活並提早孵化，結果令當地白樺林大規模落葉，面積接近一萬平方公里，生態系統受到不能逆轉的干擾。
棕化最直接且最重要的影響便是加劇全球暖化。隨著植物枯萎，它們吸收人類排放的二氧化碳並進行光合作用的能力則會「大幅減少」，也讓北極圈更熱並令棕化問題更嚴重，形成惡性循環。
慈濟大學生命科學系助理教授葉綠舒指出[7]，當大氣中二氧化碳濃度節節上昇時，寒帶森林植物生長速度會比熱帶森林高出四倍以上，因此在大自然中，寒帶森林植物在全球暖化下本應肩負著吸收更多碳的責任。然而，寒帶森林出現棕化現象後，卻讓光合作用的能力大打折扣。
此外，當植被範圍棕化並減少時，植物便失去了遮擋陽光的作用，令冰面更容易蒸發，加速冰川融化並帶來更多極端天氣。
據國家地理雜誌的數據[6]，大氣中的 CO2 濃度至少在過去 80 萬年中一直介於 180 到 290 ppm 之間，但在 2019 年 9 月卻錄得 412 ppm的濃度，並以每年 2ppm 的速率上升，這項數據間接證明了大自然中二氧化碳濃度不平衝，專家預測未來可能會衍生出其他問題，包括中緯度地區的乾旱。
這些極端天氣也為生活在北極圈的人民帶來各種社會上的災難。在挪威的朗伊爾城，由於氣溫上升，當地降雪量因為融雪情況而大大增加，引發多次雪崩報告，除了破壞民居，雪崩也堵塞了當地的主要幹道及天橋，並影響航班升降，嚴重影響運輸業、旅遊業及貨物進出口。此外，隨著降雪量上升，天線也遭受破壞，不只令機場等依賴信號系統的設施停擺，積雪亦使人民無法正常通勤。
自然界生物鏈亦會因為棕化而受到牽連。植物本身是陸地食物網中重要一環，棕化現象會令很多食草動物如馴鹿等失去食物。此外，全球暖化也會影響候鳥遷徙，假如種子無法在北極圈等地方散播，再加上棕化現象更會嚴重影響當地的食物鏈，令當地的稀有動物有絕種的危機。
當然，由於棕化現象經常出現在科學家難以到達的區域，我們仍未完全了解棕化形成的原因及情況，但隨著科技進步，我們寄望未來衛星能拍攝更高解析度的影像，讓科學家掌握更多有關棕化的數據以作研究。
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