永久冻土层已开始释放封存的甲烷

文章作者:赣巨人 | 2015-04-07
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2 0 1 4年年底, 西伯利亚的亚马尔半岛突然声名鹊起。该地区永久冻土层上蔚为壮观的神秘天坑,引发了有关大量温室气体——甲烷进入大气的种种猜测。

 

这一事件导致大量甲烷由亚马尔半岛西部近海海底进入大气中,涉及区域的面积达5 0 0平方米。甲烷的气压延伸形成2 5米的水柱。在西伯利亚的永久冻土层中藏有大量甲烷,而这个永久冻土层正在融解。

阿列克谢·波尔特诺夫博士及其同事研究了北冰洋洋底永久冻土层的厚度以及它与甲烷大量释放之间的关系。他在特罗姆瑟大学—挪威北极圈大学的北极气体水合物、气候及环境中心CAGE) 说:“海底永久冻土层的解冻是一个持续过程,世界海洋的全球变暖使之加速。”

顾名思义,永久冻土层指的是持续冻结2年或以上的土壤。任何事物若保持永久冻结,其温

度必须保持在0℃之下。波尔特诺夫说:“地球的北极总是处于结冰状态,西伯利亚的平均地下温度很低,土层在地下6 0 0米至8 0 0米的深处依然保持冻结。海洋却有所不同,其底部水温通常接近或高于0℃。因此,理论上说,海洋下面一般不会有厚厚的冻土层。”然而,2 0 0 0 0年以前,在末次盛冰期,海平面比现在低1 2 0米,这意味着今天的浅陆架区在那个时期是土地,即被冰冻的西伯利亚。今天的海底冻土层正是形成于那个时期。末次盛冰期指的是地球冰层覆盖大部分北半球的历史时期,这些冰层深刻影响了地球气候,引起干旱、荒漠化,导致海平面急剧下降。亚马尔半岛在当时极有可能并不被冰覆盖,但处在极端寒冷的环境之中。

大约1 2 0 0 0年前,冰河期结束,气候转暖,海平面上升。永久冻土层被淹没在海水中,并开始慢慢解冻。到目前为止,它仍未完全解冻,其原因之一是底层水温很低,即-0.5℃左右。但这很可能会改变。过去认为,喀拉海和其他北极地区的永久冻土延伸到水下的深度达1 0 米,形成一个气体无法绕过的密封层。但是,波尔特诺夫与其同事发现,亚马尔浅陆架正在发生严重的气体泄漏,该深度远小于1 0 0米。波尔特诺夫说:“水下2 0米至5 0米的深处存在量的气体泄漏,这表明连续的永久冻土密封层比设想的要小得多。近岸永久冻土层可能有几百米厚,但逐渐减少为2 0米,而且非常脆弱。现在,永久冻土层上下同时解冻。地球内部也在变暖,自下而上加热永久冻土层。这个自下而上的热量被称为地热热通量,无论人类影响与否,它一直在发生。”

波尔特诺夫运用数学模型来模拟永久冻土层的演变,并计算出其自上一冰河时期结束以来

的衰减。多年冻土层的演变可以预示其未来的情况。

如果海洋底部的温度为0.5℃,最厚的永久冻土层可能需要9 0 0 0年才能完全解冻。但是如果这个温度持续升高,这一进程会加快,因为解冻也会自上而下地推进。“如果像一些报告提出的海洋温度上升2℃,永久冻土层就会极速融化。气候变暖可能会导致爆炸性气体自浅水区释放。”波尔特诺夫说。

永久冻土层将自由状态的甲烷气体保存在沉积物中,以保持天然气水合物的稳定性。天然

气水合物是一种通常在高压和低温条件下形成的冰状结构。“因依赖于高压,天然气水合物通常形成于3 0 0多米的水下。但是在永久冻土层之下,即使压力并不太高,因其气温持续较低,天然气水合

物仍然可以保持稳定。天然气水合物富含甲烷气体,正是水合物的不稳定性引起了亚马尔半岛的天坑。”波尔特诺夫总结说。

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