随着北极变暖，其强大的河流正在发生变化，这不仅对北极地区，而且对全世界都可能产生巨大的影响。

　　河流代表了地球水循环的陆地分支。随着雨雪的落下，河流将淡水径流以及溶解的有机和颗粒物质(包括碳)输送到沿海地区。随着北极变暖的速度比世界其他地区快近四倍，该地区的降水更多，永久冻土正在融化，导致河流流量增加。

　　我们是研究气候变暖如何影响水循环和生态系统的气候科学家。在一项利用历史数据和复杂的地球气候和水文计算机模型的新研究中，我们探索了气候变化如何改变北极河流。

　　北极地区的主要河流流域。图片来自NOAA北极报告卡

　　我们发现，永久冻土的融化和风暴的加剧将改变水进入和流经北极河流的方式。这些变化将影响沿海地区、北冰洋，并可能影响北大西洋，以及气候。

　　随着气温上升，永久冻土融化是北极正在经历的最重要的变化之一。

　　永久冻土是指冻结至少两年甚至上千年的土壤。它覆盖了地球北半球大约880万平方英里(约2280万平方公里)的面积，但随着永久冻土的融化，这一面积正在缩小。

　　侵蚀揭示了阿拉斯加特谢克普克湖附近富含冰的永久冻土。勃兰特·梅塞尔/美国地质勘探局摄

　　从历史上看，春季流入北极河流的大部分水都是在冻土上流动的。科学家称之为“陆地径流”。

　　然而，我们的研究结果表明，随着气候变暖的持续，越来越多的年河流流量将来自地表以下，通过退化的永久冻土中的融化土壤。随着降水的增加，总水量也会增加，到本世纪末，随着地下通道的扩大，将有多达30%的水量流向地下。

　　北半球已知的永久冻土带。图片来源:GRID-Arendal/Nunataryuk, CC by - nd

　　当水流过土壤时，它会带走不同的化学物质和金属。因此，流入河流的水很可能具有不同的化学性质。例如，它可能携带更多的营养物质和可影响沿海地区和全球气候的溶解碳。这些被动员的碳的命运是一个活跃的研究领域。

　　河水中更多的碳在到达平静的沿海水域时可能最终“排放”，增加释放到大气中的二氧化碳量，进一步推动气候变暖。解冻还揭示了其他令人不快的意外，比如长期冷冻的病毒的出现。

　　随着气温上升，北极的水循环也在加速，这意味着更多的降水、蒸发、植物蒸腾和河流排放。这主要是由于更温暖的大气具有保持更多水分的内在能力。这与气候变暖导致更大的暴风雪发生的原因是一样的。

　　我们的研究发现，大部分额外的降水将发生在北极盆地的远北部地区。随着海冰在气候变暖中消失，计算机模型一致认为，更开放的北冰洋将向大气输送更多的水，这些水将被输送到邻近的陆地地区，以降水的形式降落。

　　研究中使用的计算机模型模拟了本世纪年降雨量和降雪量的变化。红色区域代表增长。罗林斯和卡玛卡尔，2024年

　　根据我们的研究，阿拉斯加北部、西伯利亚和加拿大更多的降雪将导致更多的水流入河流，在高变暖的情况下，可能会增加25%。北极北部土壤中的碳含量比南部高。随着永久冻土的融化，这些地区也将看到更多的水从地表以下流入河流，在那里，额外的土壤碳可以渗入水中，成为溶解的有机碳。

　　由于永久冻土融化，从北极河流收集的样本中已经出现了更多的旧碳。碳年代测定法显示，其中一些碳已经冻结了数千年。

　　那么，未来会怎样呢?

　　预计最显著的变化之一涉及淡水和相关物质(如溶解的有机碳和热能)向北极沿海地区的运输。

　　Beaufort Lagoon生态系统长期生态研究项目的James McClelland检查了阿拉斯加北坡乌特基亚维克附近一条溪流的水样。褐色是溶解的有机物。迈克尔·a·罗林斯摄

　　沿海的泻湖可能会变得更新鲜。这种变化将影响食物链上下的生物，尽管我们目前对淡水和溶解有机碳变化的潜在影响的理解仍然模糊不清。

　　随着气候变暖，河水也会变暖，并有可能在这个季节早些时候融化沿海的海冰。科学家们在2023年春天观察到这一点，当时加拿大麦肯齐河异常温暖的海水将热量带到波弗特海，导致沿海海冰提前融化。

　　从像加拿大麦肯齐河这样的河流流入波弗特海的淡水，在卫星图像的底部中心，可以提前打破海冰。图片来自美国宇航局地球天文台

　　最后，更多的河水到达海岸有可能使北冰洋变得新鲜，特别是在欧亚大陆北部，俄罗斯的大河每年向那里输出大量的淡水。

　　有人担心，该地区不断上涨的河水流量正在影响大西洋经向翻转环流，这种环流将热量从热带地区沿美国东海岸向上输送到欧洲。越来越多的证据表明，随着越来越多的淡水进入北大西洋，这些洋流近年来一直在放缓。如果环流停止，它将显著影响北美和欧洲的气温。

　　在海岸，河流流量的变化也会影响到以该地区为家的植物、动物和土著居民。对于他们和全球气候来说，我们的研究结果强调了密切关注北极如何变化并采取措施减轻影响的必要性。

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