除了是變暖熱點之外，北極在碳在大氣、陸地和海洋之間流動中起著關鍵作用。
但是，北極地區在多大程度上是碳匯，還是溫室氣體的來源，仍然是一個爭論的問題。例如，多年凍土層儲存著長期在寒冷條件下儲存的大量碳，但科學家們正試圖確定由於凍土融化，碳釋放到大氣中的速度。
同樣，關於北極海冰覆蓋減少將在多大程度上改變北冰洋中固存的碳量，也存在不確定性。
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現在，兩項研究正在提供一些初步答案，它們的結果引發了對影響未來變暖的因素的新擔憂。在第一項研究中，一個主要結論是，在多年凍土融化方面，需要更多地關注北極冬季。
“我們可能存在類似於森林砍伐的[碳]釋放，但用於測量或監測它的精力要少得多，”佛羅里達大學生態系統生態學教授兼研究的合著者愛德華·舒爾說，該研究發表在Ecology雜誌上。
北極多年凍土層蘊藏著大量的碳。舒爾解釋說，隨著氣候變化，據估計，隨著長期凍結的土壤融化，這個巨大的碳庫中將有更多的碳釋放到大氣中。然而，預計變暖也會增加苔原地區的植物生長，這是一個從空氣中吸收碳並抵消變暖的因素。
透過一項為期三年、同類型中的首個實驗，研究人員比較了夏季植物生長的增加如何在多大程度上抵消多年凍土融化釋放的碳。
他們發現，誘導變暖確實刺激了夏季阿拉斯加苔原地區（靠近德納裡國家公園）的植物生長，增加了從大氣中吸收的碳。但是，來自植被的這種吸收完全被冬季釋放的碳所抵消，而北極的冬季在過去一直是研究人員較少關注的季節。
舒爾說，儘管研究人員發現，碳釋放量的增加基本上抵消了植物生長增加所吸收的所有碳，但結果可能代表了最小的影響。根據該研究，在真實條件下，變暖可能會在全年更加均勻，預計苔原向大氣淨排放的碳量可能會“增加一倍以上”。
舒爾解釋說，碳釋放的發生是因為多年凍土層中的微生物以有機物為食，並在此過程中釋放溫室氣體。
模擬變暖的北極
研究人員透過結合使用微型溫室和人造雪堆來模擬地塊未來的變暖，這些雪堆反直覺地像毯子一樣溫暖多年凍土層。舒爾說，模擬的變暖條件（在空氣和苔原中都進行了模擬）類似於未來幾十年該地區可能發生的情況。
舒爾說，在研究期間，隨著多年凍土層的活動層每年夏天融化，誘導變暖刺激苔原植物長得更高，速度也更快。
“從氣候變化的角度來看，這是一件好事，因為植被正在從空氣中吸收碳，”舒爾說。
然而，研究人員比之前的許多研究更進一步，試圖透過雪堆覆蓋來模擬冬季條件下的變暖。“一旦你鋪上[雪堆的]毯子，土壤全年都會變暖，”舒爾說。
在苔原地區較溫暖的冬季，多年凍土層的“中間”層（就在凍結表面之下）在夏季過後需要更長的時間才能凍結。這種延遲凍結使多年凍土層中的微生物有更多的時間以有機物為食，而不是過去。即使在冬季植被活動停止時，微生物仍然活躍。
舒爾說，氣候變化正在“增加[微生物]的食物來源”。
舒爾說，他預計在這些地點進行的下一階段為期三年的研究將表明，植物對碳的吸收最終將趕不上土壤中微生物釋放碳的速度。他說，植物只有這麼多的生長空間來長得更高更快，並且在某個時候將不會繼續以線性趨勢吸收碳。
“土壤沒有這種限制，”舒爾說。
相互對立的研究
這項研究符合越來越多的研究工作，這些研究工作旨在考察北極和遠北地區在多大程度上將成為碳源而不是碳匯。本週釋出的另一項研究考察了北極碳通量的不同方面，並對該地區在吸收碳方面的作用得出了不同的結論。
在那項由國家科學基金會和國家海洋與大氣管理局支援的研究中，科學家報告說，北冰洋正變得越來越像碳匯，因為海冰覆蓋的減少正在刺激浮游植物大量繁殖，從而吸收碳。
“整個北極[海洋]越來越像碳匯的原因是，生物對碳的吸收量正在增加，”麻省理工學院首席研究科學家兼研究的合著者斯蒂芬妮·杜特凱維奇說。
從1996年到2007年，該模型得出的結論是，北冰洋吸收的碳量每年增加1兆噸。
即使在格陵蘭海和巴倫支海等少數研究區域，在冰流失“嚴重”的年份裡，也逆轉了碳匯趨勢。杜特凱維奇解釋說，它們逆轉趨勢的部分原因是它們接收來自大西洋的非常溫暖的水，而碳在非常溫暖的水中的溶解度較低。
她說，雖然還需要更多的研究，但北冰洋作為一個整體，在不久的將來很可能繼續充當碳匯。雖然從某種意義上說這是個好訊息，但在未來50年裡，巴倫支海等更多地區可能會從碳匯轉變為碳源。此外，這將無助於北冰洋中對碳吸收增加引起的酸化敏感的生物。
“因此，儘管海洋已經調解了一些氣候問題，但它們這樣做是以自身為代價的，”杜特凱維奇說。
經 Environment & Energy Publishing, LLC. 許可，轉載自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500