永久凍土已經開始釋放密封的甲烷

2 0 1 4年底,西伯利亞的亞馬爾半島突然出名。該地區永久凍土上壯觀的神秘天坑引起了人們對大量溫室氣體——甲烷進入大氣層的各種猜測。

這一事件導致大量甲烷從亞馬爾半島西海岸外的海底進入大氣,面積達5 0 0平方米。甲烷的大氣壓力延伸形成一個2 5米的水柱。西伯利亞的永凍層中有大量的甲烷,而這個永凍層正在融化。

阿列克謝波特諾夫博士和他的同事研究了北冰洋永久凍土的厚度及其與甲烷釋放的關系。他在特羅姆瑟大學-挪威北極大學北極天然氣水合物、氣候和環境中心表示:“海底永久凍土的融化是一個持續的過程,全球海洋變暖加速了這一過程。”

顧名思義,永久凍土是指已經凍結2年或更長時間的土壤。如果任何東西保持永久凍結,它的溫度

度數必須保持在0以下。波特諾夫說:“地球的北極總是冰凍的,西伯利亞的地下平均溫度很低,土層在地下6 0 0米到8 0 0米的深度保持冰凍。海洋則不同,它的底層水溫通常接近或高於0。因此,理論上,海洋下一般沒有厚厚的凍土層。”然而,在2 0 0 0年之前,在最後一次冰川最大值時,海平面比現在低1 2 0米,這意味著今天的淺陸架區在當時是陸地,也就是冰凍的西伯利亞。今天的海底永久凍土就是在那個時期形成的。末次盛冰期是指北半球大部分地區被地球冰蓋覆蓋的歷史時期,深刻影響了地球氣候,造成幹旱和荒漠化,導致海平面急劇下降。當時的亞馬爾半島很可能沒有被冰覆蓋,而是處於極度寒冷的環境中。

大約1 2 0 0 0年前,冰河時代結束,氣候變暖,海平面上升。永久凍土被海水淹沒,開始慢慢融化。到現在還沒有完全解凍,原因之一是底層水溫很低,也就是-0.5左右。但這很可能會改變。過去認為喀拉海等北極地區的永凍層延伸至1 0米深度,形成了天然氣無法繞過的密封層。然而,波特諾夫和他的同事們發現,亞馬爾淺大陸架正在經歷嚴重的氣體泄漏,深度遠遠小於1 0 0米。波特諾夫說:“在水下2 0米到5 0米的深度有一定量的氣體泄漏,這表明持續的凍土密封層比預期的要小得多。近岸凍土可能有幾百米厚,但逐漸縮小到2 0米,非常脆弱。現在,永久凍土上下同時融化。地球內部也在變暖,從下往上加熱永久凍土。這種自下而上的熱量被稱為地熱熱通量,它一直在發生,而不受人類的影響。”

波特諾夫用一個數學模型模擬了永久凍土的演化,並計算出自上一次冰期結束以來,

的衰減。永久凍土的演變可以預測其未來的情況。

如果海底溫度為0.5,最厚的永久凍土可能需要9 0 0 0年才能完全融化。但是,如果溫度繼續上升,這個過程會加快,因為解凍會從上到下推進。“如果海洋溫度像一些報道所說的那樣上升2,永久凍土將會迅速融化。氣候變暖可能會導致爆炸性氣體從淺水中釋放出來。”波特諾夫說。

永久凍土保存沉積物中的遊離甲烷氣體,以保持天然氣水合物的穩定性。自然的

氣體水合物是一種冰狀結構,通常在高壓和低溫下形成。“由於對高壓的依賴,天然氣水合物通常在水下3 0 0米以上形成。然而,在永久凍土下,即使壓力不太高,天然氣也會因為溫度低而水合。

事情仍然可以保持穩定。天然氣水合物富含甲烷氣體,正是水合物的不穩定性導致了亞馬爾半島的天坑。”波特諾夫總結道。