永凍層或永凍土(permafrost)指的是超過2年維持在零下(華氏32度以下)低溫的土層,常見於高緯度或高海拔等夏季熱度無法穿透到地底深處,將土壤解凍的地區,約佔地球表面的1/4,包含阿拉斯加,加拿大以及西伯利亞等地。視當地氣候狀況而定,永凍層的厚度可從數公尺到數百公尺不等。

由於氣候變遷的關係,土壤的溫度正不斷在升高。不同永凍層區的鑽孔檢測結果顯示,因為過去30年來溫度的顯著上升,暖化會導致永凍層變薄,而如果暖化程度夠強且持續下去,永凍層甚至會完全消失。

在近期內,解凍的永凍層可能會導致嚴重的在地問題,例如破壞建築物和其他基礎設施。但更大的隱憂則與溫室氣體排放的增加有關。

永凍層蘊含了豐富的有機碳。據估計,這些有機碳高達1兆7千億噸之多,大約是目前大氣中總碳量的兩倍。當土壤維持冰凍時,這些碳大部份都很安定地存在地底下。但是如果永凍層解凍了,透過微生物活動的有機質分解將急遽增加,大量的碳最終將以二氧化碳和(較少的)甲烷的形式,被釋放到大氣之中。

這是一個正反饋循環(positive feedback loop)的例子。永凍層解凍後被釋放到大氣中的溫室氣體會使暖化加劇,造成更多的永凍層解凍,解凍釋出的碳又使暖化加劇,如此循環下去。一項近來的研究估計,若依照未來高強度的暖化情境推算,2100年之前,永凍層將可能有1/10的碳被釋放出來,相當於以人類目前排放二氧化碳的速度,持續排放20年的二氧化碳總量。在接下來幾個世紀,還有更多的碳將從永凍層中被釋放出來,而這個過程將無法被迅速逆轉。

※此篇文章由德國波茨坦氣候影響研究所Thomas Schneider von Deimling博士以及衛報共同撰寫。

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