張泉湧觀點:北極冰層融化改變地貌,釋放溫室氣體加劇全球暖化

2023-05-25 05:50

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2020年9月15日位於格陵蘭東北部的最大冰架崩裂,碎成許多小冰塊。(資料照,圖/BBC新聞網翻拍)

2020年9月15日位於格陵蘭東北部的最大冰架崩裂,碎成許多小冰塊。(資料照,圖/BBC新聞網翻拍)

壹、北極升溫比全球平均快2倍,格陵蘭冰架快速崩裂融化

2018年北極地區夏季異常高溫,格陵蘭北方長年冰凍海域,史上首次出現海冰崩解,形成巨大的漂浮冰山,顯示氣候暖化日趨嚴重。德國紐倫堡大學極地專家特頓博士(Dr. Jenny Turton)表示,自1980年以來,北極地區氣溫已經上升了3℃。2019年整個北極海冰濃度是有記錄以來的第2低,隨著氣候變化的加速,冰層不斷變薄,2019年12月《自然》雜誌發表報告指出,格陵蘭島冰川融化速度是1992年的7倍;過去20年全球海平面上升的25% 源自這裏。2020年8月31日~9月5日間,極北西伯利亞地區接連出現罕見熱浪,甚至飆到38℃高溫,丹麥暨格陵蘭地質調查局(GEUS)的冰川氣候學者博克斯(Jason Box)表示,2020年9月衛星畫面顯示,北極剩餘的最大冰架位於格陵蘭東北部的79N冰川,有一大塊面積約110 km2,徹底崩解成為海上漂浮的無數冰山。根據GEUS地質調查局統計,自1999年以來,格陵蘭冰川已有160 km2的冰消失,且冰層消失速度在過去2年間不斷加速,海洋學家也觀測到比往年更高的海水溫度,冰架不止從上方崩裂,甚至從水下融化。2021年12月23日聯合國機構世界氣象組織證實,2020年夏季熱浪期間,俄羅斯西伯利亞地區維科揚斯克市氣象觀測站測得氣溫38℃,是北極最高溫記錄。

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2022年美國國家海洋及大氣總署追蹤北極氣候變化已長達17年,在其《2022年北極年度報告》指出,氣候變遷將北極變得更濕、更暖且更多風暴。NOAA表示,2021年10月~2022年9月的北極年均溫,是1900年以來的第6高溫。2022年北極升溫比全球平均更快,降水量在近幾十年來快速增加。2022年9月莫柏颱風(Merbok)降為溫帶氣旋後,北上侵襲美國阿拉斯加州,濱海城市諾姆沿岸的浪高直逼3.3公尺,創1974年以來新高,造成重大破壞。2021年8月格陵蘭冰蓋頂出現1950年開始觀測以來,第一次降雨,且一連下了幾個小時;格陵蘭島的冰架上共降下70億噸的雨水,也是創下歷史記錄;颱風與豪雨跟北極冰天雪地印象搭不上邊的天氣事件,如今都在北極發生了。

左:2021年10月到2022年9月,北極近地表均溫(紅色為大於均溫)。右:北極與全球暖化速度。(資料照,圖/NOAA)
左:2021年10月到2022年9月,北極近地表均溫(紅色為大於均溫)。右:北極與全球暖化速度。(資料照,圖/NOAA)

貳、北極地區冰河湖不斷擴張,土壤碳被釋放出來加速全球暖化

2012年北極圈研究員(Dr. Sue Natali),開始研究因氣候暖化導致永凍土融化影響,她發現永凍層消融快速地方,同時並釋放大量的碳、甲烷、具毒性汞及古老的病毒。據2012年6月《自然地球科學》期刊發表文章稱,觀測發現約15萬個CH4泄漏點,主要分布在正融化冰川和永凍土一帶,在深水區CH4氧化成CO2鑽出海面後,進而對全球暖化產生更大影響;過去非常低的灌木植物,已經隨著氣溫變暖而長得越來越高,其它較高的新植物也逐漸侵入北極地區。全球30%~50%的土壤碳都存於北半球的永凍土中,植物高度的增加,這部分土壤碳很有可能會因此被釋放出來。

2020年美國國家冰雪資料中心(National Snow and Ice Data Center)研究發現北極海冰面積在9月15日達到最低點,僅有374萬km2,是有記錄以來第二次不足400萬km2,僅高於2012年的歷史最低點341萬km2,北極海冰融化不僅威脅當地生物,也影響全球氣候。據2020年8月31日「自然氣候變化」期刊,報告〈1990年後全球冰河湖的快速成長〉指出,高緯度與高海拔地區的冰河快速後退,融化的淡水在山谷間形成冰河湖(glacial lake)。近30年間冰河湖迅速擴張,數量、面積及容積都增加約50%,氾濫隱患威脅人命與財產,更可能破壞基礎建設。2022年3 月18日北極測得比1979~2000年均溫高出3.3℃,隨著北極大量融冰,顏色較深的海面也跟著暴露出來。根據美國國家冰雪資料中心,海冰的淺色表面能將80%的陽光反射回太空,進而調節全球氣候;深色海面則會吸收90%的太陽輻射,加速海水暖化,致海冰消失得更快。這可解釋為什麼在過去30年中,北極表面溫度上升速度是全球其它地區的2~3倍。

参、北極殭屍野火蔓延嚴重破壞地球碳匯,殭屍病毒恐造成人類健康危險

2015年夏天,阿拉斯加西南部野火延燒6,700多公頃,原以為火勢已經撲滅,但隔年春天,大火又從原本起火點竄出,荷蘭阿姆斯特丹自由大學博士生蕭爾騰,專門研究北極圈附近的森林大火,發現一種罕見而且破壞力強大的野火稱為越冬森林大火,又被稱作殭屍野火(zombie fires)。這是野火季節尾聲時,沒有完全撲滅,它們在有機土壤層裡悶燒,冬季降雪會覆蓋這些火,因此可以悶燒整個冬季。殭屍野火出現的位置與泥炭地的分布有著極密切關聯,2020年5~7月間北極地區發生的火災中,有近60%都在泥炭地覆蓋地區,2020年6月位於西伯利亞一處小鎮測得創記錄高溫38℃,熱浪隨即引發西伯利亞最嚴重大火浩劫,野火焚燒總面積達2,000萬公頃。2020年9月初,西伯利亞地區的野火停止蔓延,火勢逐漸得到控制。此時火災已經累計釋放了超過2.45億噸二氧化碳,和2019年的火災相比增長約40%,創造新歷史記錄。

殭屍野火恐怖的特性就是土壤中會累積碳,當森林大火再度竄出時會釋放大量的溫室氣體,因極端氣候造成地表更乾燥,閃電引發的森林大火也就更多了。北半球泥炭地存碳量比全球雨林地區還多,殭屍野火將破壞地球上這個重要碳匯。人類居住最寒冷的地方,俄羅斯西伯利亞的奧伊米亞康過去5月份平均氣溫約為10~-4℃,1926年曾創下-71℃低溫世界記錄,不過在如此嚴寒之地,竟然因為北方的永凍土融化,釋放出一直被凍結在地下之甲烷等氣體,引發野火蔓延。2021年5月份野火蔓延超過2萬平方公里,釋放近6,000萬噸二氧化碳。2023年2月23日殭屍野火已再度降臨北極圈,而且延燒範圍更持續擴大,地球碳匯恐已嚴重不保。

北極永凍土就像一個大型冷凍庫,溫度非常低又很深層,病毒在這樣的狀況下還能夠存活著。如今全球極端氣候頻頻發生,且越來越劇烈,2023年1月美國期刊「發現雜誌」報導稱,隨著北極永凍土融化,有些已深埋冰層3~5萬年的古老病毒又再度復活,這些被冰封久遠的病毒被稱為「殭屍病毒(Zombie Virus)」;過去在阿拉斯加永凍土掘出的女屍身上,曾發現1918年西班牙流感的病毒株;2012年科學家也證實,在冰凍300年的西伯利亞女木乃伊身上,曾發現天花病毒的遺傳基因殘跡,全球暖化與氣候變遷下,永凍土乃持續融化,多種殭屍病毒恐陸續復活,目前至少已知有13種過去沒見過的病毒被釋放,未來恐像新冠病毒一樣,造成人類健康危險。

肆、北極圈出現許多陡峭的巨大深坑

西伯利亞的極北土壤原常年被冰封,但近年受全球暖化影響,這些永凍土急速融化造成土壤流失,地貌也遭逢毀容之災,本平坦的平地上出現無數個疙瘩般的土堆,並同時亦形成許多新池塘。2022年3月14日美國國家科學院院刊(PNAS)發表論文指出,科學家利用艦載聲納系統與水下無人機技術,對阿拉斯加北方的加拿大波弗特海(Beaufort Sea)實施多次海底探測,經比較該水域海床地貌,在2010~2019年間發現巨大變化,於26平方公里內出現41個內側陡峭的巨坑,最大坑洞深度30公尺長約225公尺寬95公尺,平均深度高達6.7公尺。全球暖化與氣候變遷導致陸上的永凍土融化,並正劇烈改變北極圈的海床地貌,一些深坑大到足以容納一個街區,而整片深坑區足以容納整個上海。在10年間的持續觀察中,一些深坑還出現有活動之跡象。

科學家研究團隊利用艦載聲納系統與水下無人機技術在北極圈海底發現巨坑群。(資料照,圖/PNAS)
科學家研究團隊利用艦載聲納系統與水下無人機技術在北極圈海底發現巨坑群。(資料照,圖/PNAS)

伍、大型貨船已能穿越北極航道白令海峽

挪威探險家阿蒙森締造人類史上,首次由北歐經北冰洋到達美洲,他從1903~1906年間,乘坐一艘47噸單桅風帆的漁船歷經3年艱苦航行,終於打通西北航道。2017年7月28日芬蘭破冰船MSV Nordica,穿越阿拉斯加海岸附近的博福特海,打開穿越北極的西北新航道;此後加拿大船隻多次航行通過西北航線往返於東西海岸,使北冰洋西北航道成為通行的航道之一。2018年馬士基號大型貨船成功越過白令海峽,是第一艘成功挑戰北極航道的大型貨船,證明北極航線在夏天融冰之際可以航行大型貨船。北極航道(Arctic channel)又稱北冰洋航線(Arctic route),是指穿過北冰洋,連接大西洋和太平洋的航線,由加拿大沿岸的「西北航道」和西伯利亞沿岸的「東北航道」兩條航道所構成。東北航道西起西歐和北歐港口,穿過西伯利亞與北冰洋毗鄰海域,穿過白令海峽到達日本及韓國等國際港口。 西北航道大部分航段位於加拿大北極群島水域,以白令海峽為起點,向東沿美國阿拉斯加北部離岸海域,穿過加拿大北極群島,直到戴維斯海峽(Davis Strait)。2019年北極航道的商業性價值日益凸顯,越來越多航運公司開始航行北極航道。2020年9月15日,美國國家冰雪資料中心觀測到北極海冰覆蓋面積記錄史上次低點。2022年3月海冰達到最大覆蓋面積1,488萬平方公里的峰值,這是自1979年有衛星記錄以來的第10低峰值。

北極航道示意圖:近年受全球暖化影響大量海冰融化,北極航道已可通行大貨船。(圖/網路翻拍)
北極航道示意圖:近年受全球暖化影響大量海冰融化,北極航道已可通行大貨船。(圖/網路翻拍)

*作者為歷任飛航總臺主任氣象員、民航局組長及多所大學兼任副教授,著有《張泉湧觀點》及《圖解全球暖化之危機與轉機》、《全球氣候變遷─危機與轉機》、《圖解大氣科學》等書。讀者可進此網站選讀更多全球暖化與氣候變遷之危機與轉機

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