牛津大学的研究人员发现，北极温度升高将加速岩石风化，释放出更多的二氧化碳 ，并导致气候变化。 他们的研究表明，到2100年，麦肯齐河流域的二氧化碳排放量可能会增加一倍，这凸显了将硫化物风化纳入气候模型的重要性。
皮尔河上游的景观，显示陡峭山坡上裸露的基岩与河道相连，物理风化正在产生大量新鲜物质。 图片来源：罗伯特-希尔顿
来自牛津大学地球科学系的研究人员证明，气温升高将加速加拿大北极地区的岩石风化，形成一个正反馈循环，导致越来越多的二氧化碳被释放到大气中。 该研究发表在Science Advances上。
对于像北极这样的敏感地区（地表气温的升温速度比全球平均水平快近四倍）来说，了解大气中的二氧化碳 来自风化的潜在贡献尤为重要。 其中一个途径是某些矿物和岩石与大气中的氧气发生反应，通过一系列化学反应释放出二氧化碳。 例如，硫化物矿物（如"愚人金"）的风化会产生酸，导致附近的其他岩石矿物释放出二氧化碳。 在北极的永久冻土层中，由于气温升高，地面解冻，这些矿物也随之裸露出来，这可能成为加速气候变化的正反馈回路。
然而，到目前为止，人们在很大程度上还不知道这种反应会如何应对温度变化，以及会释放出多少额外的二氧化碳 。
在这项新研究中，研究人员利用加拿大最大的河流系统麦肯齐河流域*23个地点的硫酸盐（SO42- ）浓度和温度记录，研究了风化过程对温度上升的敏感性。 硫酸盐与 CO2 一样，都是硫化物风化的产物，可用来追踪这一过程发生的速度。
沛尔高原上的解冻坍塌，使冰川沉积物中的硫化物和碳酸盐矿物暴露在有残冰的下坡地区的地表风化反应中。 资料来源：Suzanne Tank
结果表明，在整个集水区，硫酸盐浓度随着温度的升高而迅速上升。 在过去的 60 年里（从 1960 年到 2020 年），随着气温上升 2.3oC，硫化物风化增加了 45%。 这突出表明，风化释放的二氧化碳可能会引发正反馈循环，加速北极地区的变暖。
研究人员利用这些河流过去的记录预测，在中度排放情景下，到2100年，麦肯齐河流域释放的二氧化碳可能会增加一倍，达到每年30亿公斤。 这一变化相当于加拿大国内航空业典型年份年排放总量的一半。
主要作者 Ella Walsh 博士（研究时为牛津大学地球科学系）说："我们发现，即使是中度变暖，整个麦肯齐地区的硫化物氧化作用也会急剧增加。 到目前为止，我们还不知道硫化物岩石释放 CO2 的温度敏感性及其在大范围和时间尺度上的主要驱动因素。"
并非集水区的所有地方都有相同的反应。 在多岩石的山区和被永冻土覆盖的地区，风化作用对温度的敏感度要高得多。 通过模拟这一过程，研究人员发现，岩石在冻结和破碎过程中的碎裂进一步加速了硫化物的风化。
相反，被泥炭地覆盖的地区随着气候变暖，硫化物氧化的增加速度较低，因为泥炭保护了基岩免受这一过程的影响。
论文共同作者鲍勃-希尔顿教授（牛津大学地球科学系）说："未来北极广袤地区的气候变暖可能会进一步提高硫化物的氧化率，并影响区域碳循环预算。 既然我们已经发现了这一点，我们正在努力了解如何减缓这些反应，泥炭地的形成似乎有助于降低硫化物氧化过程。"
整个北极地区有许多类似的环境，那里的岩石类型、高比例的裸露基岩以及大面积的永久冰冻地面共同创造了条件，气候变暖将导致硫化物风化迅速增加。 因此，这种影响极有可能并不局限于麦肯齐河流域。
研究人员认为，这项研究强调了在大规模排放模型中考虑硫化物风化的价值，这种模型对预测气候变化非常有用。
编译自/SciTechDaily