北极变暖后,河流会“生锈”?

2024-01-24

在美国阿拉斯加州高耸的山脉和冰冷的蓝色湖泊之间,有一张由1万多条河流组成的巨网,将冰川融水输送到阿拉斯加海岸。这些河流,包括北美第三长河——育空河,以其丰富的鲑鱼和清澈见底的河水而闻名。 

然而,近年来阿拉斯加北极地区许多河流的颜色由典型的蓝色变成了土黄色或橙色,仿佛“生锈”一般,而且变得越来越“浑浊”,与被工业采矿污染的河流如出一辙。

在阿拉斯加西北部,部分河流仿佛“生锈”一般,呈现明亮的橙色

这些河流大多位于阿拉斯加最偏远的保护区——北极国家野生动物保护区、北极之门国家公园和保护区、科伯克河谷国家公园和塞拉威克野生动物保护区……110公里长的鲑鱼河曾经无比清澈,而如今三分之一的支流富含氧化铁等矿物质,很多时候呈酸性;2019年7月,是阿拉斯加有记录以来最热的月份,鲑鱼河以西96公里处的阿加沙肖克河(Agashashok River)部分河道从蓝绿色变成橙棕色。同样的情况也正在整个布鲁克斯山脉的河流和溪流发生——过去5年至10年间,至少有75条河流发生过这种情况,俄罗斯和加拿大境内的一些河流也有如此趋势。几乎可以肯定的是,北极的其他地区也正在发生这种情况。 

那么北极的河流为何会“生锈”,背后的原因是什么? 

科学家一致认为,根本原因是气候变化。

人类活动造成的全球变暖在南北两极被放大,北极变暖速度比全球其他任何地区都更快,至少是其他地区的两倍。例如,自2006年以来,位于阿拉斯加的科伯克河谷国家公园气温升高了2.4℃,到2100年可能还会升温10.2℃。随着北极变暖加速,从多年冻土融化到生物吸收和转化的一系列过程,都可能会在一定程度上改变河流的水化学性质。

气温上升导致多年冻土融化,释放出富含铁的沉积物。当这些物质与河流、空气接触后被氧化,就会变成红色,仿佛“生锈”一般。与此同时,还会降低水的pH值,使其酸性增强。多年冻土大面积融化及其引发的侵蚀以及野火改变了北极河流中有机碳、营养物质和微量金属元素的含量和通量。而铁元素循环过程改变的结果之一就是河流突然变色,表明水质发生了巨大变化。尽管这背后的确切机制尚不明晰,但有证据显示,与多年冻土融化相关的水文循环和氧化还原过程变化可能会将高浓度的铁元素从融化的冻土中转移至河流中。

在阿拉斯加北极地区,不仅河水变成了橘黄色,海岸线区域和岩石都呈现“锈迹斑斑”的样子 

不过还有一种观点——河流“生锈”不仅是因为铁元素,还有微生物。一些科学家认为,在冻土解冻的过程中,一些潜藏在冻土的微生物也得以释放和复活,然后吸收了土壤中的铁元素。不管怎样,都和铁有关。 

河流可体现所在流域的动态变化,因此可通过河流来分析大空间尺度的生态系统变化。此外,河流水化学变化可从微观(如当地食物网)到宏观(如全球碳循环)尺度对地球陆地-海洋生态系统功能进行调节。河流携带的化学物质揭示了流域内发生的情况,就像人体内的血液一样。一旦血液发生病变,其产生的影响可谓深远。

观测资料显示,“生锈”的河流不仅铁含量更高、酸性更强,而且溶解氧更少,这可能意味着一些鱼类的栖息地环境面临严重恶化的危险,地表水的变化会影响生物区的宜居性和水生动植物的生长繁殖。 

此外,阿拉斯加河流“生锈”也可能对人类社区产生影响。像科伯克河和乌利克河这样的河流已经出现了“生锈”现象,它们是许多阿拉斯加原住民的饮用水源。这些原住民过着自给自足的生活,如果水质继续恶化,可能会影响他们的主要食物来源。



来源: 中国气象报  作者: 本站 浏览次数: 793

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