今年早些時(shí)候發(fā)表在《自然綜述：地球與環(huán)境》 雜志上的一篇論文探討了永久凍土研究的現(xiàn)狀。除了強(qiáng)調(diào)有關(guān)永久凍土融化的結(jié)論外，該論文還重點(diǎn)討論了研究人員如何尋求解決與其相關(guān)的問題。
基礎(chǔ)設(shè)施受到影響。永久凍土融化造成了巨大的天坑、電線桿倒塌、道路和跑道受損以及樹木倒塌。更難看到的是永久凍土層中的土壤、冰和死亡有機(jī)物的混合物中隱藏著什么。研究表明，滴滴涕和微生物等化學(xué)物質(zhì)（其中一些已經(jīng)凍結(jié)了數(shù)千年，甚至數(shù)百萬年）是如何從融化的永久凍土中釋放出來的。
還有永久凍土融化對(duì)地球碳的影響。僅北極永久凍土層就含有約1.7 萬億噸碳，其中包括甲烷和二氧化碳。這大約是2019 年世界化石燃料碳排放量的51 倍。永久凍土中凍結(jié)的植物材料不會(huì)腐爛，但當(dāng)永久凍土融化時(shí)，死亡植物材料中的微生物開始分解該材料，將碳釋放到大氣中。
美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的氣候研究員、該論文的主要作者金伯利·邁納（Kimberley Miner）表示：“目前的模型預(yù)測(cè)，我們將在未來一百年內(nèi)看到大量碳從永久凍土釋放到大氣中。” ，可能更早，但關(guān)鍵細(xì)節(jié)——例如碳釋放的數(shù)量、具體來源和持續(xù)時(shí)間——仍不清楚?！?
最壞的情況是所有二氧化碳和甲烷在短時(shí)間內(nèi)（例如幾年）內(nèi)釋放。另一種情況涉及碳的逐漸釋放。有了更多信息，科學(xué)家們希望更好地了解這兩種情況的可能性。
雖然審查發(fā)現(xiàn)地球的兩極地區(qū)變暖速度最快，但對(duì)于碳排放量的增加如何導(dǎo)致北極地區(qū)變得干燥或濕潤(rùn)的情況還沒有確鑿的了解。更加確定的是，北極和南極的變化將延伸至低緯度地區(qū)。地球的極地地區(qū)有助于穩(wěn)定地球的氣候。它們有助于推動(dòng)熱量從赤道轉(zhuǎn)移到高緯度地區(qū)，從而引起大氣環(huán)流，為急流和其他水流提供動(dòng)力。更溫暖、無永久凍土的北極可能會(huì)對(duì)地球的天氣和氣候產(chǎn)生難以估量的影響。
綜合方法
為了了解解凍的影響，科學(xué)家們?cè)絹碓蕉嗟剞D(zhuǎn)向從地面、空中和太空進(jìn)行綜合地球觀測(cè)——論文中概述了這些技術(shù)。每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
例如，地面測(cè)量可以精確監(jiān)測(cè)局部區(qū)域的變化，而機(jī)載和天基測(cè)量可以覆蓋大面積。地面和機(jī)載測(cè)量側(cè)重于收集數(shù)據(jù)的特定時(shí)間，而衛(wèi)星則持續(xù)監(jiān)測(cè)地球- 盡管它們可能受到云層覆蓋、一天中的時(shí)間或衛(wèi)星任務(wù)最終結(jié)束等因素的限制。
科學(xué)家希望利用各種平臺(tái)的測(cè)量結(jié)果能夠幫助他們更全面地了解兩極的變化，那里的永久凍土融化最快。
邁納正在與地面上的同事合作，研究永久凍土中冷凍微生物的特征，而其他人則使用機(jī)載儀器來測(cè)量溫室氣體排放。此外，機(jī)載和衛(wèi)星任務(wù)可以幫助識(shí)別永久凍土地區(qū)的排放熱點(diǎn)。
還有正在進(jìn)行的衛(wèi)星任務(wù)將提供更高分辨率的碳排放數(shù)據(jù)。歐空局的哥白尼高光譜成像任務(wù)將繪制土地覆蓋變化圖，并幫助監(jiān)測(cè)土壤特性和水質(zhì)。 NASA 的表面生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)(SBG) 任務(wù)還將使用基于衛(wèi)星的成像光譜學(xué)來收集植物及其健康等研究領(lǐng)域的數(shù)據(jù)；與山體滑坡和火山爆發(fā)等事件相關(guān)的土地變化；以及冰雪的積累、融化和亮度（這與反射回太空的熱量有關(guān)）。
SBG 是組成NASA 地球系統(tǒng)觀測(cè)站的幾個(gè)未來地球科學(xué)任務(wù)的重點(diǎn)領(lǐng)域。這些衛(wèi)星將共同提供地球從表面到大氣層的三維整體視圖。他們將提供有關(guān)氣候變化、自然災(zāi)害、極端風(fēng)暴、供水和農(nóng)業(yè)等主題的信息。
“每個(gè)人都在盡可能快地了解兩極發(fā)生的事情，”邁納說。 “我們知道的越多，我們就能為未來做好更好的準(zhǔn)備?！?
