【编者按】北极的冰封大地正在悄然“苏醒”，一场牵动全球生态的连锁反应已拉开序幕。美国科学家最新研究发现，阿拉斯加永久冻土加速融化，不仅重塑着当地水系，更将封存数万年的古老碳元素释放入海。这场静默的巨变如何影响海洋生态？冻土解冻期为何逐年延长？背后隐藏着怎样的气候危机？本文带你深入地球“最后边疆”的融化前线，揭示那些正在改变世界的数据与真相。
随着气温上升，北极地貌下的冻土逐渐解冻，阿拉斯加部分地区可能正在经历持久的环境变化——其影响远不止于“最后的边疆”。
这是由马萨诸塞大学阿默斯特分校的地球科学教授迈克尔·罗林斯领导的研究团队，在一项开创性研究中发出的警告。该研究探讨了北极永久冻土融化时会发生什么，以及这种解冻如何重塑阿拉斯加的水系。
研究团队聚焦于阿拉斯加北坡一片威斯康星州大小的区域，这里有数百条河流与溪流汇入波弗特海。
通过分析以一公里网格分辨率呈现的44年模型数据，团队追踪了径流变化、长期冻结的碳向河流的迁移，以及永久冻土解冻季节延长至夏末和秋季的情况。
“这个问题之所以难以回答，是因为阿拉斯加北部的直接观测数据非常稀少，”罗林斯在一份声明中说，“现有的河流样本测量数据远不足以量化整个阿拉斯加北坡输入到河口的物质。”
北极河流在地球生态系统中扮演着超乎寻常的角色。全球约11%的河水流经这里，注入仅占地球海洋总容积1%的北冰洋，使得该区域对上游变化尤为敏感。虽然这些水大部分来自融雪，但永久冻土解冻也贡献显著。
尽管名为“永久”冻土，但它并非全年冻结实心；相反，其上层被称为“活动层”，每年夏季解冻，冬季重新冻结。然而，随着气候变暖，活动层正在加深，使得更多地下水流入北极河流。
活动层还储存着巨量的冻结有机碳。当它解冻时，以溶解有机碳形式存在的碳被释放到河流中，并流向海洋。北冰洋已经从全球河流中接收了不成比例的溶解有机碳，每年有超过2.75亿吨这种碳以二氧化碳形式释放——加剧了全球变暖。
为了克服实地数据的缺乏，罗林斯花费数十年开发了“永久冻土水平衡模型”，这是一个用于估算积雪积累与融化、地下水流、活动层变化及其他变量的工具。2021年，该模型扩展至能模拟溶解有机碳。
“我们通常以25公里网格单元运行模型，”罗林斯说，“这项新研究首次以如此高的分辨率——公里尺度，覆盖了如此广阔的北极区域（约威斯康星州大小），并跨越了如此长的时间跨度：我们的模型模拟了从1980年到2023年共44年间的每日河流流量和沿海输出。”
运行如此精细的模型需要巨大的计算能力。每次模型运行需在马萨诸塞州绿色高性能计算中心的一台超级计算机上连续运算10天。罗林斯表示，其成果是生成可供研究阿拉斯加北部沿海生态系统的研究人员和保护组织使用的数据。
“我们提供的输入到沿海河口的淡水和溶解有机碳数据，将对关注阿拉斯加北部这些独特生态系统的广泛利益相关者非常有用，”他说。
研究发现，虽然整个区域的径流和解冻都在增加，但碳输出增幅最大的是阿拉斯加西北部。
“那边地势更平坦，这意味着冻土中含有更多来自数万年积累的腐烂物质的碳，”罗林斯说。他继续解释道：“这是古老的碳。越往东，地形越崎岖多山。土壤岩石更多、沙质更重，因此冻土解冻时释放的溶解有机碳要少得多。”
最引人注目的发现之一是解冻期现在的持续时间。研究人员发现，永久冻土解冻正延长至九月甚至十月——比近年延长了数周——这从根本上改变了水和碳在景观中的流动方式。
这些变化可能正在改变波弗特海的盐度、化学性质和食物网关系。罗林斯及其同事目前正在研究北极地区广泛分布的冰楔多边形图案解冻，可能如何进一步影响水和碳向沿海地区的流动。
“有多少溶解有机碳通过河流和溪流进入海洋，是我们知之甚少的碳循环的一部分，”罗林斯说，“如果我们要全面应对全球变暖问题及其对沿海生态系统的影响，我们迫切需要更多这类陆海关联研究。”
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Rawlins, M. A., Connolly, C. T., & McClelland, J. W. (2026). Hydrological Cycle Intensification and Permafrost Thaw Drive Increased Freshwater and Organic Carbon Inputs to Northern Alaska Estuaries. Global Biogeochemical Cycles, 40(4). https://doi.org/10.1029/2025GB008822
