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不再冻的冻土层

全球暖化的议题一向受广泛关注。暖化现象不但令冰川融化和海平面上升,亦会引发极端天气,影响人类健康。除此以外,还有一个藏于地下、表面看不见的危机正在迫近我们──冻土层解冻。

香港中文大学地球系统科学课程刘琳教授

「冻土层」是指连续两年以上冰封的土层,亦称为「多年冻土层」。现时北半球有四分之一的陆地被冻土层所覆盖,其覆盖范围主要在北极圈地区和高海拔的地域。冻土层是一个巨型碳库,它把数千以至数万年前死去的动植物的有机残留物以冰封形式保存起来。有科学家估算 (1),冻土层内的有机碳,约占全球地下有机碳含量的一半。随着全球平均气温上升,一旦冻土层被解冻,微生物会把冻土层中的碳分解,释放二氧化碳和甲烷(即温室气体)到大气中,继而加剧全球暖化,形成恶性循环。

「冻土层」是指连续两年以上冰封的土层。

香港中文大学理学院「地球系统科学课程」助理教授刘琳一直致力研究冻土层,他的研究着力于收集数据及研发新技术,以了解冻土层融化的情况及其影响。对于有科学家估计 (2),因冻土层持续融化而释放出来的温室气体将于本世纪末使地球气温上升0.2摄氏度。到底冻土层融化会否使地球大幅度升温?刘教授认为现时下定论属言之过早。冻土层解冻的过程相对缓慢,但解冻的速度会随着所在区域的不同而有所差异,所以,冻土层解冻及其影响绝对不容忽视。

刘教授指出,冻土层的温度增加,会从多方面威胁人类健康及自然生态。首先,冻土层在储藏碳的同时,也储藏了其他化学物质如水银,冻土融化后水银会流入河流或海洋,污染水资源 (3)。其次,冻土内的远古细菌及病毒亦可能被解冻而恢复生机,影响人类健康。第三,冻土层融化会减低土地的稳定性,导致地陷和山泥倾泻等地质灾害,严重威胁在冻土层上兴建道路与建筑物的地区(如青藏高原)的安全。

冻土融化后冻土内的化学物质会流入河流或海洋,污染水资源。

科学家现时可利用不同的遥感及现场测量方法监察冻土层的状态,观察冻土层地表的移动及崩塌状态,亦可以利用电脑程式配合环境数据去模拟地面温度、植被,以及地下水和气体的改变,从而推测冻土层的融化程度及其结构有否变动。

工程学上有很多方法降低地底温度,例如在地底放置温度调节装置,但冻土层覆盖范围极广,工程降温方法的应用有限。刘教授说:「危机一触即发,为地球降温是化解危机的唯一希望。大家应该即时实践低碳生活,减低碳足迹。」

应对气候变化,有赖全球共同努力。

参考资料

  1. Tarnocai, C., J. G. Canadell, E. A. G. Schuur, P. Kuhry, G. Mazhitova, and S. Zimov (2009). Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region, Global Biogeochem. Cycles, 23, GB2023, doi: 10.1029/2008GB003327.
  2. MacDougall, A. H., C. A. Avis and A. J. Weaver (2012). Significant contribution to climate warming from the permafrost carbon feedback, Nature Geoscience, 5, 719–721, doi: 10.1038/ngeo1573.
  3. Rydberg, J., J. Klaminder, P. Rosén, and R. Bindler (2010). Climate driven release of carbon and mercury from permafrost mires increases mercury loading to sub-arctic lakes. Science Of The Total Environment, 408(20), 4778-4783, doi: 10.1016/j.scitotenv.2010.06.056.

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