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2022-02-17 16:23

人类已经把土地本身变成了一种威胁

peat fire in Russia

俄罗斯的建筑就像乐高积木一样摇摇欲坠。阿拉斯加每年都要花费数百万美元来修路。在加拿大,伊基特机场(Iqaluit Airport)的跑道正在下沉,而飞行员们真的不希望这样。

你不能责怪工程师们在永冻层上建造房屋,永冻层是遥远北方和高海拔地区的冰冻土地——在俄罗斯的一些城市,高达80%的建筑都建在这片土地上。基质应该保持冻结状态;名字就说明了这一点。但在北极及其周边地区,土地却在反抗。随着北极地区变暖的速度是地球其他地区的四倍,永久冻土层正在以惊人的速度融化,它会拉低地表上的任何东西,或使任何被埋在地下的东西弯曲——道路、铁路、管道、下水道、输电线路。

乔治·华盛顿大学气候科学家德米特里·斯特莱茨基说:“永久冻土层实际上并不是北极熊生活的广阔空地。”他是上周发表在该杂志上的一篇关于永久冻土层的评论论文的合著者。“这里人口众多,工业发达,有定居点,基础设施发达,这些地区的经济非常活跃。”他的团队写道,到本世纪中叶,永久冻土融化威胁着数百个北极村庄和城市,并可能使北极周边70%的基础设施面临高风险,这将花费数十亿美元来修复道路、加固结构,并确保火车不会在扭曲的轨道上脱轨。

永久冻土是泥土、沙子或砾石的混合物,它们被冻结在冰的基质中。因为固体水比液态水占据更多的空间,当永久冻土融化时,土地就会收缩。冰含量越高,下沉越大。如果这种下沉现象在整个地区均匀发生,那可能就不是什么大事了,因为基础设施也会均匀下沉。但是,如果建筑物一端的地面融化,而另一端却没有,那么差压差就会破坏地基。这是一个特别坏的问题在苏联时代大城市的大型公寓的重量在永久冻土上:到2012年,大约40%的俄罗斯建筑城市已经遭受了这种变形背面佛库塔煤窑里做苦力,和在一些本地城镇它更像是100%。

公路和铁路——被称为线性基础设施——甚至更脆弱,因为它们横跨整个地貌,因此有很多机会以不同的速度下沉。斯特雷茨基说:“你不希望管道的一部分中断,而另一部分停留在原地。”道路还面临着额外的挑战;它们在露天,太阳可以加热下面的永久冻土层。(建筑物至少能提供一点阴凉,让地面保持凉爽。)但即使永久冻土没有完全融化,变暖也可能会破坏它的结构完整性,以及它上面的任何东西的结构完整性。“如果你把披萨从冰箱里拿出来,它会冻成固体,”斯特雷斯基打个比方说。“你把它放在桌子上,随着时间的推移,它变得越来越柔软。它仍然是冻结的,但你已经知道机械性能在变化。”

永久冻土的融化也对气候造成了不可估量的损失:它储存了世界土壤中一半的有机碳。当它融化时,微生物开始咀嚼这些有机物质,并释放出温室气体,进一步加热地球。在北极的一些地区,永久冻土层融化得如此之快,以至于在地面上挖出了陨石坑,在那里,积水释放出甲烷,一种特别强的温室气体。

Image may contain: Universe, Space, Astronomy, Outer Space, Planet, Night, Outdoors, Moon, and Nature世界正在变暖,天气也在变坏。这是你需要知道的一切关于人类能做些什么来停止破坏地球。

凯蒂·m·帕尔默(Katie M. Palmer)和马特·西蒙(Matt Simon)著

冻土融化、泥炭火灾和陆地沉降——当土壤失去地下水后崩塌——是人类自身造成的三种尚未被研究但极其重要的地质威胁。泥炭是由数千年的植物材料层层堆积而成的。它不是冷冻的,而是湿的,这样可以保存有机物质。然而,随着气候变暖,整个地区都在变干,产生了一种富含碳的燃料,可以在雷击中燃烧。“大自然不希望泥炭是可燃的,”在伦敦帝国理工学院研究泥炭火灾的Guillermo Rein说。不像典型的加州或澳大利亚的森林大火那样在植被中快速燃烧,这种火在地面上闷烧。“它们是地球上最大的火,但也是地球上的火。就像,实际上一个婴儿都能跑过它们。”

然而,这并不意味着它们是无害的。这些东西几乎不可能熄灭:在北极,它们实际上会在地下闷烧整个冬天,甚至在下雪的时候,然后在春天再次以“僵尸火”的形式出现。但与永久冻土融化不同的是,这种与气候相关的威胁并不局限于高海拔地区和极点附近。2008年,官员们从附近的湖泊中注入75亿升水,淹没了北卡罗来纳州的一场泥炭大火——最终用了7个月的时间才将大火扑灭。

泥炭燃烧产生的烟雾还会释放出曾经被锁在地下的碳云。雷恩说:“燃烧的每一克泥炭都会立即产生净排放,因为需要数百到数千年的时间才能再次产生泥炭。”“如果你燃烧一棵树、树枝或草,这还不是净排放,因为你仍然可以重新生长出生物量。”也就是说,新植物在扎根后能迅速吸收大气中的碳。但泥炭的形成需要几个世纪,甚至可以重新形成。环境可能不再足够潮湿,无法保存泥炭等植物材料。

目前的气候模型只是没有考虑到巨大的排放碳的泥炭火灾的作用,比如2015年印度尼西亚的大火。国家一级的排放量也没有。但如果你计算泥炭的排放量,“这使印度尼西亚成为世界上碳排放最多的国家之一,”雷小山说。“不是因为他们的发电厂,而是因为他们绝对有大规模的泥炭火灾。”

印尼还在努力应对地质三巨头中的最后一个威胁:地面沉降。随着首都雅加达的发展,居民们已经从地下蓄水层中吸取了太多的水。现在,地下蓄水层像一个空瓶子一样崩塌,城市的部分地区每年下沉近一英尺。同样过度开采当地含水层的墨西哥城,也建在压实的沉积物之上,有些地方每年下沉20英寸,未来150年可能会下降65英尺。“即使你停止抽水,这个过程也不会停止几十年,”亚利桑那州立大学研究地面沉降的地球物理学家Manoochehr Shirzaei说。“伤害已经造成。”

更糟糕的是,在世界的一些地区,更严重的干旱意味着更少的降雨来补充含水层,而人类对地下水的需求比以往任何时候都要高。

就像永久冻土融化一样,雅加达和墨西哥城的破坏更严重,因为基础设施覆盖的土地正在以不同的速度下沉。但雅加达的情况更糟糕,因为它在海岸,所以它的下沉被上升的海水淹没,以至于印尼政府现在正在考虑把首都搬到另一个城市。旧金山湾区也面临着同样的海平面上升带来的下沉问题。下沉也会导致海水侵入海岸线的地下水。这杀死了树木,导致更多的土壤侵蚀,因为树根会腐烂。

所有这些加起来就是,气候变化正在使我们脚下的土地变得更加危险,这是通过相互交错的过程导致的融化、下沉、火灾和碳释放。这对基础设施是一个巨大的风险,而我们只会建造更多的基础设施。Shirzaei说:“随着人口的增长,人们开始习惯一种更奢侈的生活方式——越来越多的人想坐飞机,越来越多的人想开车——所以我们需要更多的高速公路或机场。”“正是资产的积累加剧了风险。”