根據一項新的研究，氣候變化將極大地改變北極的植被模式，這將反過來刺激額外的變暖。
這項昨日發表在《自然-氣候變化》雜誌上的研究，概述了氣候變化的一個違反直覺的副作用：隨著氣溫升高將植物和樹木推向現在不適合它們生長的地區，它們新的分佈透過釋放吸熱水蒸氣到空氣中等自然過程加速了氣溫上升。
此前，科學家們瞭解到全球變暖將進一步“綠化”北極，但對綠化的程度以及這些變化將如何與氣候本身相互作用的理解較少。
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該研究的主要作者、紐約市美國自然歷史博物館的研究科學家理查德·皮爾遜說：“你得到的綠化越多，你期望的變暖就越多。” 美國國家科學基金會資助了部分研究。
該研究的合著者、科爾蓋特大學地理系助理教授邁克爾·洛蘭蒂表示，預計變暖的主要驅動因素是樹木和高大的灌木覆蓋了地貌，使其變得黑暗。太陽輻射更容易在這些黑暗區域被吸收，而不是照射到雪地並被反射回太空。
研究人員考慮了到2050年代的三個已建立的氣溫和降水氣候模型。皮爾遜說，他們考慮了30年的範圍，以2050年代為中心。然後，他們比較了在這些不同的未來變暖情景下，從草地到樹木的10種不同植被型別可能在北極地區作何反應。
科學家們表示，目前至少一半的植被區域預計將轉變為不同的植被型別，總體趨勢是，隨著氣候變暖，現在的草地和小型灌木將讓位於大型灌木和樹木。皮爾遜說，這些變化將在整個北極地區基本一致。
他說：“實際上，較小的東西會變成較大的東西。”
森林和陰影擴張
在最劇烈的變暖情景下，北極地區的木本覆蓋率將增加52%。樹木線將向北遷移100多英里，延伸到西伯利亞北部等偏遠地區。
根據該研究，即使在最不劇烈的氣候模型下，北極地區的木本覆蓋率仍將擴大“顯著”的幅度，即12%。
然後，科學家們使用衛星資料評估了這種新的樹木和植物覆蓋將如何驅動三種氣候反饋：空氣中的水蒸氣、植物對碳的吸收以及地球表面的反射率。
透過自然過程，植物和樹木釋放水蒸氣，水蒸氣會將熱量困在 атмосфер中。灌木和樹木也使北極地區變暗，使陽光能夠被吸收而不是反射回太空，透過所謂的反照率效應產生額外的變暖。
雖然植物也從空氣中吸收碳，但研究小組發現，水蒸氣和反照率效應的變暖能力尤其遠遠超過了這種冷卻因素。
洛蘭蒂說，相比之下，冷卻影響“微不足道”。
皮爾遜說，現在判斷植被驅動的變暖可能有多嚴重還為時過早。該論文引用的一項先前研究發現，灌木覆蓋率增加約20%可能會在未來一個世紀內刺激高達1.8攝氏度的額外區域變暖。
皮爾遜說：“（變暖）有可能超過這個幅度。”
綠化已經開始
愛丁堡大學講師伊斯拉·邁爾斯-史密斯沒有參與這項研究，她說這項研究是“一項重大進步”，因為它是第一個將如此廣泛的植被變化與北極地區的幾種氣候反饋聯絡起來的研究。
她說：“這項研究提供了更現實的植被變化在21世紀的發生程度的模型估計，並將有助於更好地預測未來的氣候變化。”
內布拉斯加大學林肯分校的氣候學家宋峰沒有參與這項研究，他說這項研究的另一個獨特之處在於它考慮了10類植物和樹木，而不是少數幾類。
皮爾遜說，北極地區已經存在廣泛的綠化。
本月的另一項研究報告稱，過去30年中，北極地區有32%至39%的地區植物生長增加（氣候導報，3月11日）。去年，科學家發現，1980年至2010年間，46個北極地區的植物長得更高，常綠灌木增加。
皮爾遜提醒說，這項研究並不一定意味著到2050年北極地區一定會出現一定數量的樹木覆蓋。考慮到植物物種的遷移模式存在一些不確定性，植被擴張可能會更快，也可能會更慢。
廣泛的影響
例如，山脈可能會延遲樹木進入特定區域的程序，即使氣候變得適合它們生長，他說。另一個不確定性——昨天的研究沒有衡量——是植物和樹木將如何與永久凍土融化相互作用。
最近的研究表明，植被的遮蔽效應也可能透過幫助保持土壤涼爽而產生冷卻效應。洛蘭蒂說，這可能會延遲永久凍土融化，而永久凍土融化會進一步釋放儲存的碳。
但他說，之前的研究考慮的是小面積區域。其他研究表明，反照率效應“造成了如此多的變暖，以至於即使灌木叢帶來冷卻，永久凍土也會融化，”他說。
邁爾斯-史密斯說，植物與氣候之間的相互作用極其複雜，額外的實地考察對於充分了解北極地區正在發生的事情至關重要。
皮爾遜說，植被變化一旦發生，可能會在整個生態系統中產生連鎖反應。例如，一些鳥類在極地地區築巢，需要開闊的空間才能這樣做。他補充說，更多的樹木可能會擾亂它們的生命週期。
該研究稱：“北極植被的廣泛分佈將對更高的營養級產生影響，影響野生動物和對人類福祉至關重要的生態系統服務，包括糧食生產、自然資源的獲取以及傳統的文化認同。”
澄清： 本文已更新，以澄清反照率效應的驅動因素。
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