北極與地球其他地區(qū)一起正在變暖，隨著這種情況的發(fā)生，它的永久凍土——常年冰凍的北極土壤，含有大量來自死去植物的有機物——正在解凍。隨著永久凍土的融化，它所含的有機物也在融化，這為微生物分解這些物質(zhì)打開了大門，并在此過程中將二氧化碳和甲烷等氣候變暖的溫室氣體釋放到大氣中。

在今天發(fā)表在《地球物理研究快報》雜志上的一項新研究中，由加州大學(xué)歐文分校的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組報告了首次直接測量秋季和冬季從永久凍土中排放的氣體——這些測量可以提供幫助填補氣候科學(xué)家迄今為止遺漏的永久凍土排放估計的空白。

“這是我們第一次能夠研究在秋季和冬季期間為碳排放提供燃料的碳源，”UCI 地球系統(tǒng)科學(xué)家教授、新研究的高級作者 Claudia Czimczik 說。

Czimczik 補充說，這項工作將推翻關(guān)于永久凍土排放的信念，即分解有機物質(zhì)和排放溫室氣體的微生物只在春季和夏季活躍。“我們沒有意識到活躍的凍土中微生物的活躍程度，”她說。

微生物不僅在秋季和冬季活躍，而且它們還在分解通常數(shù)百年(如果不是數(shù)千年)的有機物質(zhì)。以前，人們認(rèn)為排放主要來自最近死亡的有機物質(zhì)的腐爛，這些有機物質(zhì)來自春季和夏季生長和死亡的植物。

該研究的主要作者、UCI 的 Czmiczik 實驗室的博士后研究員 Shawn Pedron 解釋說，這意味著微生物可以通過分解大量的古代有機物來茁壯成長并繼續(xù)排放氣體。這打消了秋季和冬季可能緩解北極永久凍土排放的希望;隨著氣候變化使冬季變得不那么嚴(yán)酷，北極緯度地區(qū)的排放量只會隨著歲月的推移而增加。

這一發(fā)現(xiàn)之所以成為可能，是因為 Czimczik、Pedron 及其合作者設(shè)計的一種新工具。它在 2017 年至 2019 年的兩年半時間內(nèi)首次部署在阿拉斯加，并允許全年直接測量永久凍土的溫室氣體排放量。

“這個工具使我們能夠持續(xù)監(jiān)測土壤 CO 2的產(chǎn)生，”Pedron 說。“我們看到實際發(fā)生的情況更加動態(tài)，微生物在一年中的不同時間獲取不同的食物來源。”

該團(tuán)隊在國家科學(xué)基金會位于阿拉斯加北部的 Toolik 野外站進(jìn)行了采樣，現(xiàn)在他們正在將他們的新工具部署到北極的許多地方，看看他們是否可以描繪出更廣泛的秋季和冬季溫室氣體排放圖。永久凍土。

“下一步是使用這個新工具來研究碳脆弱性如何受到其在景觀中的分布的影響，”Czimczik 說。地球周圍的土地利用變化——到 2100 年將達(dá)到約 240 吉噸。