格陵蘭西部數千藍湖一夜變褐，極端氣候引發碳危機

格陵蘭西部正經歷一場令人震驚的轉變。在一次極端氣候事件過後，數千個原本清澈的藍湖一夜之間變成褐色。強降雨和永凍層融化，將碳和金屬沖入水中，打破了該地區脆弱的生態平衡。這些湖泊不但不再儲存碳，反而釋放出大量的溫室氣體，這一戲劇性且快速的環境變化，正常情況下本該歷經數百年才會發生。科學家警告，此類變化對北極和全球氣候都可能產生持久的影響。

格陵蘭西部原本有數以萬計清澈的藍湖，它們供應著飲用水，還幫助吸收大氣中的碳。然而，一項新研究指出，在2022年秋季，歷經兩個月破紀錄的高溫和降雨後，大約7500個湖泊變成褐色，開始釋放而非儲存碳，水質也有所下降。

由富布萊特傑出北極學者、緬因大學氣候變化研究所副所長賈斯敏·薩羅斯率領的研究團隊發現，這些極端氣候事件引發了生態轉變，「將北極湖泊推過了一個臨界點」。他們發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上的研究顯示，到2023年7月，也就是不到一年後，這些湖泊的物理、化學和生物特性已發生劇烈變化。薩羅斯指出，如此程度的轉變通常需要數百年時間。研究結果也已與當地社羣分享。

格陵蘭秋季通常會下雪，但此次異常高溫使降水變成降雨。高溫還融化了永凍層——含有大量有機碳的凍土，將碳、鐵、鎂等元素釋放到環境中。破紀錄的降雨席捲該地區時，這些新暴露的物質從土壤被沖入湖泊，使其變成褐色。

薩羅斯也是緬因大學生物與生態學院古湖沼學和湖泊生態學教授，她表示，格陵蘭西部湖泊的快速變化，與北半球包括緬因州在內的湖泊經歷的長達數十年的緩慢變褐形成鮮明對比。「這種變化的幅度和速度都是前所未有的。」薩羅斯說。

薩羅斯稱，除了改變湖水顏色，從永凍層流入的溶解有機碳和營養物質會促進細菌生長，使水產生難聞的味道和氣味。接觸更多從永凍層釋放的金屬也可能引發健康問題。透過確定極端氣候事件後進入湖泊的有機和無機物質的型別和數量，周邊地區居民能更好地評估如何處理飲用水。「增加的溶解有機物質會與飲用水處理過程相互作用，產生稱為三鹵甲烷的氯化副產物，可能具有致癌性。」薩羅斯說。

物理和化學性質改變後，湖泊變得更加渾濁，能穿透湖面的光線減少。光照減少降低了浮游生物的生物多樣性，對該地區的碳迴圈產生重大影響。研究人員發現，透過光合作用從大氣中吸收二氧化碳的浮游植物減少，而分解和釋放碳的浮游生物增加。這些湖泊在夏季不但不再封存二氧化碳，反而成了排放源，這種溫室氣體的通量增加了350%。

「可能的解釋是，大量有機碳從陸地進入地表水，可供水生生物利用。」薩羅斯說，「由於湖泊變得如此渾濁，進入系統的光線減少，這往往有利於利用有機碳途徑而非光合作用的生物。」

研究人員得出結論，高溫和降水增加是由幾條大氣河流造成的。大氣河流是一股狹長的水蒸氣柱，登陸時會產生強降雨或暴雪。它們影響世界許多地區，現有的氣候模型預測，到本世紀末，在格陵蘭、北美西部、東亞、西歐和南極洲，它們的出現頻率將增加50%至290%。

薩羅斯表示，更多的研究和監測有助於確定這些湖泊如何恢復，更深入瞭解該地區湖泊的動態。進一步的研究也能幫助科學家研究北半球變褐的湖泊，瞭解它們如何恢復以及可能的治理和幹預措施。「這是一股極為強大的氣候力量，使所有湖泊做出相同反應。」薩羅斯說，「至於恢復，不同湖泊的情況會相同還是不同呢？」

這項研究得以完成，要歸功於透過每年的水樣採集和湖泊中全年執行的遙感感測器獲得的大量資料收集。「我們的研究證明瞭長期觀測的力量。自2013年以來，我一直在這個領域工作，在此進行了許多專案。但在背後，我和同事們一直努力維持一套連續的觀測資料集。」薩羅斯說，「這就是我們能夠捕捉和量化這一極端氣候事件影響的原因。」

參考文獻：《與大氣河流相關的複合極端氣候事件後格陵蘭西部湖泊的突變》，作者為賈斯敏·E·薩羅斯、瓦克拉娃·哈祖科娃、羅伯特·M·諾辛頓、格雷森·P·休斯頓、艾弗裡·蘭姆、肖恩·伯克爾、瑞安·佩雷拉、吉約姆·布林丹、江彬彬和蘇珊娜·麥高恩，發表於2025年1月21日的《美國國家科學院院刊》。DOI：10.1073/pnas.2413855122

除了薩羅斯，緬因大學博士生瓦克拉娃·「文迪」·哈祖科娃、格雷森·休斯頓、艾弗裡·蘭姆和吉約姆·布林丹也是該研究的共同作者。其他共同作者包括緬因州氣候科學家、氣候變化研究所和緬因大學合作推廣部助理教授肖恩·伯克爾；賓夕法尼亞州伊利莎白敦學院的羅伯特·諾辛頓；愛丁堡赫瑞瓦特大學的瑞安·佩雷拉；中國浙江科技學院的江彬彬；以及荷蘭生態研究所的蘇珊娜·麥高恩。薩羅斯稱，江彬彬和諾辛頓曾是緬因大學的博士後研究員。「許多博士生參與了這項工作，對此貢獻頗大。」她說。