什么是“北极火灾”，火灾又是怎样形成的，对地球的影响有多大

前言

尽管我们倾向于将北极变暖与冰川消失和海平面上升等问题联系起来，但以北极熊和冰冷海洋为特征的领土实际上正面临着另一个惊人的威胁：野火。

北极大火每年都在创造新的记录。随着温度持续上升，它们变得更大、更快，并且变得更频繁。

僻静、干燥的条件使独特的景观更容易受到影响，而储存在其广阔的泥炭地生态系统中的碳在燃烧时会释放大量的二氧化碳。

早在 2013 年，北极的森林火灾就超过了过去 10,000 年来野火限制的模式、频率和强度。

2016 年发表在《生态学》杂志上的一项研究预测。到 2100 年，北方森林和北极苔原的火灾将增加四倍。

鉴于这些地区占全球陆地面积的 33%，并储存了全球约一半的碳，因此，北极大火的后果远远超出了极地地区以上的区域。

是什么导致了北极的野火？

火灾是野生生态系统的自然组成部分，包括北极。例如，阿拉斯加的黑白云杉依靠地面火来打开球果并暴露苗床。

偶尔发生的野火也会清除森林地面上枯死的树木或相互竞争的植被，将养分分解到土壤中，让新植物得以生长。

然而，当这种自然火灾循环加速或改变时，火灾会造成更严重的生态问题。

北极火灾特别危险，因为该地区泥炭——分解的有机物（在这种情况下，是耐寒的苔藓）——在土壤下发现。

当冻结的泥炭地融化并干涸时，剩下的东西非常易燃，有可能被一个简单的火花或雷击点燃。泥炭地不仅对保护全球生物多样性至关重要，而且它们储存的碳比世界上所有其他植被类型的总和还多。

美国西部的野火主要通过燃烧树木和灌木而不是土壤中的有机物释放碳，而北极厚重的泥炭地则是这三者的结合。

戈达德太空飞行中心的北极火研究员亚迪丝在接受美国国家航空航天局采访时解释了这一现象，

“北极和北方地区的土壤非常厚，含有大量有机物质——因为土壤被冻结或温度受限以及营养不良，它的内容物不会分解太多。当你在上面燃烧土壤时，它就像如果你有一个冷却器，你打开盖子：下面的永久冻土融化，你让土壤分解和腐烂，所以你会向大气中释放更多的碳。”

北极野火可能不会摧毁太多财产，但这并不意味着它们没有造成任何损失。“我有时会听到北极那里没有那么多人，所以我们为什么不能让它燃烧，这有什么关系呢？”

霍伊继续说道。“但在北极发生的事情并不会留在北极——那里发生的变化与全球都有联系。”

除了直接向大气中排放碳外，北极大火还有助于解冻永久冻土层，这可能导致分解增加，使这些地区发生火灾的风险更大。

燃烧到地下深处的大火会释放出储存在北方森林土壤中的世代相传的碳。大气中更多的碳会导致更多的变暖，从而导致更多的火灾；这是一个恶性循环。

在2014年发生破纪录的火灾后，来自加拿大和美国的一组研究人员从加拿大西北地区周围的 200 个野火地点收集了土壤。

研究小组发现，潮湿地区的森林和树龄超过 70 年的森林在地下含有一层厚厚的有机物，受到更古老的“遗留碳”的保护。

碳在土壤中的深度如此之深，以至于在之前的任何火循环中都没有被燃烧过。

虽然北方森林以前被认为是“碳汇”，吸收的碳多于它们排放的碳，但这些地区发生更大、更频繁的火灾可能会扭转这一局面。

西伯利亚大火

由于 2019 年 7 月是地球有记录以来最热的月份，因此该月还会产生一些历史上最严重的野火是有道理的。

2019 年夏季，格陵兰岛、阿拉斯加和西伯利亚的北极圈发生了 100 多起广泛而强烈的野火。当科学家证实 6 月份排放了超过 50 兆吨的二氧化碳，相当于瑞典国家全年的排放量时，北极大火成为头条新闻。

然而，2020 年，北极大火在 1 月 1 日至 8 月 31 日期间释放了 244 兆吨二氧化碳，比 2019 年多 35%。烟雾覆盖的面积超过加拿大的三分之一。

2020 年的北极大火大部分发生在西伯利亚，俄罗斯野火远程监测系统评估了该国最东部两个地区的 18,591 起独立火灾。

西伯利亚的 2020 年野火季节提前开始——可能是因为僵尸大火在地下耐心等待。总共烧毁了 1400 万公顷土地，其中大部分位于地面通常全年冻结的永久冻土带。

什么是僵尸火？

僵尸大火在整个冬天都在地下闷烧，一旦春天的雪融化就会重新出现。它们可以在地表下逗留数月甚至数年。

气温升高会导致这些火灾，有时会出现在与起源地完全不同的位置。阴燃燃烧是多孔燃料的缓慢、低温、无焰燃烧 , 和最持久的燃烧现象类型。它由氧气直接攻击固体燃料表面时释放的热量维持。

它不同于高温均匀有焰燃烧，但在具有炭化倾向的固体燃料中尤为常见。许多材料可以承受闷火，包括聚氨酯泡沫或纤维素等合成燃料隔热材料和天然燃料，如煤或富含死有机物质的土壤，如泥炭。

泥炭地由部分腐烂的植被自然堆积而成，是受阴火影响最严重的生态系统，无论是在频率上还是在规模上。泥炭形成了超过 1 万年、深度达数十米的有机碳土壤层。

它们是最大的陆地碳储量和广泛的野生动物栖息地的重要生态系统，支持生物多样性和水文完整性。

由于天然燃料的大量积累，阴燃泥炭火一旦被点燃，就会燃烧很长时间（例如，数月和数年），尽管有大雨、天气变化或消防尝试。

这些是地球上最大的火灾和温室气体的主要来源。泥炭火灾在世界范围内的热带、温带和寒带地区（例如印度尼西亚、加拿大、佛罗里达、不列颠群岛和西伯利亚）以一定频率发生。

1997年东南亚极端雾霾事件期间，泥炭火灾排放的温室气体相当于当年全球人为排放量的13-40%。最近的数据估计，泥炭火灾的平均排放量大约相当于人为排放量的 15%。

此外，大气中土壤中古老碳的释放以及泥炭点火对更高温度和更干燥条件的敏感性创造了气候变化的正反馈机制。

对于大多数阴燃火灾和在典型条件下，有两种机制控制蔓延速度：氧气供应和热损失。

在微观尺度上，阴燃发生在固体燃料的表面，在宏观尺度上，它是一种影响整个多孔燃料床的整体现象。

通过在孔隙表面发生反应，如果氧气可以从自由表面（例如，开放大气、裂缝或通道）传输，则火可以深入燃料床。

大多数泥炭火灾都是在燃料床的顶面上引发的。然后大火横向和深入蔓延，以向前阴燃为主。直接供应大气中的氧气会增强横向传播，因此其传播速度明显快于深度传播。

它会导致椭圆体或平底锅的一般形状出现空隙。当最上层暴露在风中时，燃烧会因热量损失而熄灭，在最上层留下一层薄薄的烧焦材料，而阴燃则在其下方继续进行。

随着火势蔓延得更深，一层灰烬也会堆积起来。经常在现场观察到的这两层像隔热体一样支持下方的反应前沿。

如果北极继续燃烧会发生什么？

随着大火的蔓延，它们以黑碳或烟灰的形式将细颗粒物排放到空气中，这对人类和对气候的危害一样大。

烟灰沉积在雪和冰上的地方会降低该地区的“反照率”（反射率水平），导致更快地吸收阳光或热量并加剧变暖。对于人类和动物来说，吸入炭黑会导致健康问题。

根据 2020 年大气局的一项研究，北极野火主要发生在北方森林（也称为针叶林生物群落，世界上最大的陆地生物群落）。

通过研究 1979 年至 2019 年期间气温和野火燃料可用性的趋势，他们发现条件越来越有利于火灾的生长、强度和频率。

野火产生的黑碳或烟灰可以传播长达 4,000 公里（接近 2,500 英里）或更远，而燃烧会消除土壤提供的隔热层并加速永久冻土层融化。

快速解冻会导致更多的局部问题，如洪水和海平面上升，但也会影响土地的整体生物组成。北极是各种动植物的家园，其中许多已濒临灭绝，它们已经适应了在低温和冰雪微妙平衡的生态系统中生活。

在一场大火之后的几十年里，驼鹿更有可能改变它们的迁徙模式，以养活重新长出的年轻植被。

另一方面，北美驯鹿依赖于生长缓慢的地表地衣，这些地衣在一场严重的野火过后需要更长的时间才能积累起来。猎物物种年度范围的最小变化可能会扰乱其他动物和依赖它们生存的人。

《自然》杂志 2018 年的一项研究发现，北极温度升高正在支持新的植物生命物种，虽然这听起来可能不是一件坏事，但这意味着发展的加速可能不会落后太远。

随着世界不同地区变得不那么好客，而其他地区变得越来越好客，北极苔原的气候变化影响可能会导致大规模的难民危机。

我们可以做什么？

北极的消防工作面临着一些非常独特的挑战。北极幅员辽阔，人烟稀少，因此大火通常需要更长的时间才能扑灭。

此外，野生北极地区缺乏基础设施意味着消防资金更倾向于用于生命和财产面临更大风险的其他地方。寒冷的环境和偏远的地区也使人们很难进入发生火灾的地区。

由于阻止这些火灾蔓延似乎是治标不治本，看来我们能做的最重要的事情就是从源头上缓解整体气候危机。

在介绍气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告 (核心结论)，世界自然基金会 北极项目主任 皮特·温莎博士表示，极地地区发生的负面变化并非没有希望：

“我们仍然可以拯救部分冰冻圈——世界上被冰雪覆盖的地方——但我们必须现在就采取行动。北极国家需要表现出强有力的领导作用，并推进他们从这场大流行病中实现绿色复苏的计划，以确保我们能够实现《巴黎协定》将升温 1.5°C 的目标。世界严重依赖健康的极地地区。拥有 400 万人口和生态系统的北极需要我们的帮助来适应和建立适应力，以应对当今的现实和未来的变化”

水火无情，不管在什么时候，都要注意防火。近几年来，不管是水灾还是火灾，都发生的很平凡，水灾属于天灾，我们没有办法去阻止，但是在火灾面前，我们都要谨慎谨慎再谨慎。

参考文献

《泥炭地与气候变化》

《野火中泥炭的阴燃燃烧》

《植物功能性状在变暖的苔原生物群落中发生变化》