你有沒(méi)有過(guò)這樣的疑問(wèn):氣候變暖讓永凍土解凍,釋放出大量溫室氣體,這似乎是個(gè)不折不扣的壞消息。可如果說(shuō),同一片正在融化的凍土底下,還藏著一個(gè)能默默“吸走”二氧化碳的自然機(jī)制,你會(huì)不會(huì)覺(jué)得這件事突然就復(fù)雜起來(lái)了?科學(xué)家最近在青藏高原跑了一圈,帶回一個(gè)挺有意思的發(fā)現(xiàn):永凍土融化會(huì)觸發(fā)巖石的化學(xué)風(fēng)化,而這個(gè)風(fēng)化過(guò)程能吞掉相當(dāng)一部分二氧化碳,甚至在某些地方,吞掉的碳比河流排出的還多。這件事本身沒(méi)那么神奇,真正神奇的是,它讓我們不得不重新?lián)芾潜驹缇捅环瓲€了的“碳賬本”。
我們先來(lái)看看“正方”的邏輯。這個(gè)邏輯很簡(jiǎn)單,也符合大多數(shù)人的直覺(jué)。永凍土,顧名思義,是那些常年處于凍結(jié)狀態(tài)的土壤或巖石層,里面鎖著大量數(shù)千年來(lái)未曾分解的有機(jī)質(zhì)。你可以把它想象成一個(gè)大冰柜,動(dòng)植物殘?bào)w被凍在里面,微生物幾乎沒(méi)法干活。然而氣候一暖,冰柜斷電,微生物立刻開(kāi)始狂歡,把有機(jī)碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳和甲烷,源源不斷地送進(jìn)大氣。所以過(guò)去很多年里,學(xué)界的主流聲音是:永凍土融化 = 碳釋放 = 氣候變暖加劇,這是個(gè)典型的正反饋循環(huán)。每次看到北極苔原冒泡、西伯利亞凍土塌陷,都像在給這個(gè)結(jié)論蓋章。
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可問(wèn)題在于,自然界從來(lái)不會(huì)只上演一出戲。反方的聲音,或者說(shuō)這次研究帶來(lái)的新視角,恰恰指向了同一場(chǎng)景的另一面。你想想,永凍土一旦解凍,可不只是把有機(jī)質(zhì)暴露出來(lái),它還會(huì)讓原本被凍住的巖石、礦物重見(jiàn)天日。水和空氣得以深入接觸巖石表面,這時(shí)候,一場(chǎng)悄無(wú)聲息的化學(xué)反應(yīng)就開(kāi)始了。這就是所謂的化學(xué)風(fēng)化——巖石中的硅酸鹽、碳酸鹽等礦物與大氣中的二氧化碳及水反應(yīng),把氣體碳轉(zhuǎn)化成溶解在水里的無(wú)機(jī)碳,最終可能流向海洋,在海底沉睡很久很久。換句話說(shuō),永凍土化的那一下,不只是打開(kāi)了“排放”的閥門(mén),還順手?jǐn)Q開(kāi)了“吸收”的水龍頭。
這場(chǎng)關(guān)于碳的辯論,過(guò)去很難直接裁決。難點(diǎn)就在于,觀測(cè)數(shù)據(jù)不夠。永凍土區(qū)往往偏遠(yuǎn)難達(dá),河流溫室氣體的排放與巖石風(fēng)化的吸收又?jǐn)囋谝黄穑瑯O難分清楚哪部分碳是剛排出來(lái)的,哪部分又是剛被吃掉的。直到瑞典于默奧大學(xué)和華東師范大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)把目光投向了青藏高原的五十條河流,這場(chǎng)辯論才開(kāi)始有了一把看得見(jiàn)的尺子。
青藏高原,這片世界上海拔最高的凍土區(qū),可以說(shuō)是絕佳的天然實(shí)驗(yàn)室。它擁有連續(xù)分布的大片永凍土,也有斑塊狀分散的退化凍土,就像一幅從“完全凍住”到“半化不化”的漸變拼圖。研究人員沿著不同的凍土覆蓋梯度,采集了河流中的溶解碳、同位素示蹤物,再搭上地球化學(xué)模型,像偵探一樣去追蹤每一個(gè)碳原子的來(lái)龍去脈。這樣一來(lái),他們就能把“排放”和“吸收”這兩本賬分開(kāi)算。
數(shù)據(jù)出來(lái)之后,一些原先藏在模糊地帶的細(xì)節(jié)就開(kāi)始浮出水面了。首先是個(gè)總賬:在整個(gè)研究區(qū)域,巖石風(fēng)化這個(gè)“吸收經(jīng)理”平均抵消掉了河流二氧化碳排放量的35%左右。這個(gè)數(shù)字是什么意思呢?相當(dāng)于說(shuō),過(guò)去我們對(duì)著永凍土融化這件事,只盯著賬單上支出的那一欄使勁兒嘆氣,卻忘了掃一眼收入欄,那里其實(shí)早就悄悄進(jìn)賬了一筆不小的數(shù)目。當(dāng)然,35%不是100%,排放依然大于吸收,但至少說(shuō)明,純支出的敘事已經(jīng)站不住腳了。
更有意思的細(xì)節(jié)在于區(qū)域差異。在那些永凍土還連成一大片、化凍程度不高的地方,風(fēng)化吸收的貢獻(xiàn)相對(duì)微弱,最多只能抵消一小部分排放。這很好理解:凍得越嚴(yán)實(shí),水和巖石接觸的機(jī)會(huì)就越少,化學(xué)風(fēng)化也就無(wú)從發(fā)力。可一旦到了永凍土變得支離破碎的“斑塊區(qū)”,情況就變了。隨著凍土覆蓋度下降,河流排放的二氧化碳反而在減少,而巖石風(fēng)化這個(gè)吸收過(guò)程卻顯著增強(qiáng)。華東師范大學(xué)的生物地球化學(xué)家張利偉這樣描述這條規(guī)律:“我們發(fā)現(xiàn),隨著永凍土覆蓋減少,河流二氧化碳排放量下降,而巖石風(fēng)化所驅(qū)動(dòng)的碳吸收卻在上升。”在那些永凍土已經(jīng)退化成零星分布的集水區(qū),風(fēng)化吸收的碳甚至超過(guò)了河流排放的總量——也就是說(shuō),從碳的角度看,這片破碎的凍土區(qū)反而成了小型的碳匯,而不是碳源。
這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),恰恰是辯論最精彩的地方。曾以為的純粹“壞人”——永凍土融化,居然在某個(gè)階段能把賠掉的碳重新賺回來(lái),甚至還有富余。這就促使我們必須換一個(gè)提問(wèn)方式:與其問(wèn)“永凍土融化了是好是壞?”,不如問(wèn)“在什么樣的條件下,永凍土融化會(huì)把碳賬做平甚至做盈余?”而青藏高原的答案提供了一條清晰的線索:當(dāng)永凍土從連續(xù)大面積凍融,過(guò)渡到不連續(xù)、碎片化的狀態(tài)時(shí),巖石風(fēng)化作用會(huì)因?yàn)樗偷V物接觸面積劇增而變得異常活躍,從而出現(xiàn)一個(gè)“吸收窗口”。
當(dāng)然,這里需要立刻踩一腳剎車(chē),因?yàn)楹苋菀渍`解成“凍土化得越多越好”。這絕對(duì)不是研究想表達(dá)的意思。首先,巖石風(fēng)化雖然能吸收二氧化碳,但它發(fā)生在特定的地質(zhì)和水文條件下,青藏高原的巖石類(lèi)型、河流水化學(xué)、構(gòu)造活動(dòng)等都有其獨(dú)特性,不能隨意外推到西伯利亞或阿拉斯加。其次,風(fēng)化吸收的碳最終主要以溶解無(wú)機(jī)碳的形式進(jìn)入河水,一部分可能在河湖中又析出回到大氣,另一部分最終匯入海洋,整個(gè)旅程漫長(zhǎng)且充滿(mǎn)變數(shù)。研究團(tuán)隊(duì)估算的35%和局部超過(guò)100%的抵消率,是基于河流監(jiān)測(cè)點(diǎn)的核算,并不等于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)層面的凈碳收支。第三,也是最重要的一點(diǎn),永凍土融化還牽連著其他賬本,比如地面沉降對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的破壞、甲烷排放的強(qiáng)溫室效應(yīng)、生態(tài)系統(tǒng)的整體移位等,這些賬仍遠(yuǎn)未算清。
那我們能從這場(chǎng)“正反方辯論”中得到什么冷靜的判斷呢?第一,永凍土區(qū)的碳循環(huán)正在變得比以往想象得更加復(fù)雜,把眼光從單純的“融化—釋放”直線條中抽離出來(lái),是理解這個(gè)系統(tǒng)的第一步。第二,自然界的自我調(diào)節(jié)機(jī)制,比如風(fēng)化—碳循環(huán)的加速,確實(shí)存在,也值得我們敬畏,但它們的能力邊界和生效條件仍在研究之中。第三,這項(xiàng)發(fā)表在《自然》雜志上的研究為全球永凍土碳賬本提供了一個(gè)關(guān)鍵詞:“抵消”——并非消除,也不是逆轉(zhuǎn),而是在某些窗口期和窗口地帶,巖石風(fēng)化能把一部分排放抹平。至于這個(gè)窗口能開(kāi)多大、開(kāi)多久,科學(xué)家還沒(méi)有來(lái)得及畫(huà)上句號(hào)。
可能你讀到這里會(huì)問(wèn),這種風(fēng)化吸收的機(jī)制,是不是意味著我們之前對(duì)永凍土碳反饋的預(yù)測(cè)太悲觀了?答案其實(shí)依然落在不確定性里。用更謹(jǐn)慎的話講,永凍土融化對(duì)氣候的影響,很可能不像單向油門(mén)那樣只會(huì)一直向下猛踩,而是同時(shí)踩了加速和點(diǎn)剎。在全球變暖的大背景下,加速的力度依然不容小覷,但點(diǎn)剎的存在也提醒我們,地球系統(tǒng)里總有一些我們尚未完全讀懂的緩沖機(jī)制。它們幫不幫得上大忙,取決于多少凍土?xí)M(jìn)入那種“斑塊化”的狀態(tài),又取決于風(fēng)化速度到底能不能跟上氣溫上升的腳步。
再往深一層想,這個(gè)發(fā)現(xiàn)實(shí)際上重新校準(zhǔn)了我們對(duì)“永凍土”這個(gè)概念的認(rèn)知。它不單單是一塊儲(chǔ)存碳的凍土,更是一個(gè)動(dòng)態(tài)的地質(zhì)反應(yīng)器。當(dāng)冰退去,礦物質(zhì)與水、大氣接觸,這個(gè)反應(yīng)器的“吸收模式”就被激活,化學(xué)方程式在新的溫度和水文條件下極速運(yùn)轉(zhuǎn)。過(guò)去,我們把土壤和巖石圈分離來(lái)看,而這項(xiàng)研究把它們?cè)俣瓤p合到一起,提醒我們碳循環(huán)的事,從來(lái)都是一個(gè)立體的、跨圈層的協(xié)作——或者說(shuō),博弈。
如果把這場(chǎng)辯論的雙方再梳理一遍,或許可以這么說(shuō):正方堅(jiān)持永凍土融化是碳釋放的加速器,這個(gè)事實(shí)沒(méi)有被推翻,在連續(xù)凍土區(qū)和短期尺度上,它仍成立。反方則指出,凍土退化的下一個(gè)階段,地質(zhì)過(guò)程會(huì)啟動(dòng)一個(gè)碳吸收的補(bǔ)償器,盡管它不能把所有的排放都抵消干凈,卻足以改變凈排放的斜率。判斷落在當(dāng)中:在斑塊狀永凍土區(qū)和流域尺度上,巖石風(fēng)化正扮演著不可忽視的“碳抵消者”角色,其長(zhǎng)期效應(yīng)和空間異質(zhì)性還需要更密集的觀測(cè)才能蓋棺。
于是,青藏高原的這五十條河流就像一張縮微膠片,把全球變暖陰影下永凍土區(qū)的一明一暗兩面都顯影了出來(lái)。下一次當(dāng)你再看到永凍土融化、地面塌陷、冰湖排空的新聞時(shí),也許可以多一層認(rèn)知:同一片土地底下,不僅有機(jī)碳在分解釋放,礦物也在默默地固定二氧化碳。這筆賬一直在重算,我們離算清楚的那一天,還有不少距離。
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