在2022年秋季经历了前所未有的高温和降雨后，格林兰西部约7500个湖泊在一年内变成了褐色，开始释放碳，水质也出现了下降。温度的升高导致降水以雨而非雪的形式出现。此外，热量导致永久冻土融化，释放了大量的碳、铁、镁及其他物质，这些物质随后被冲刷入湖泊。研究人员观察到浮游植物数量的减少——浮游植物通常通过光合作用吸收二氧化碳——而分解并排放碳的浮游生物则有所增加。因此，这些湖泊在夏季未能充当碳汇，而变成了二氧化碳的来源，排放量激增了350%。
格林兰西部拥有无数蓝色湖泊，为当地人提供饮用水，并帮助从大气中封存碳。然而，根据一项最新研究，在2022年秋季经历了两个月的创纪录高温和降雨后，估计有7500个湖泊变成褐色，开始释放碳，并且水质下降。
由富布赖特杰出北极学者暨缅因大学气候变化研究所副主任贾斯敏·萨罗斯（Jasmine Saros）领导的研究表明，2022年秋季极端气候事件的结合导致了生态变化，“使北极湖泊越过了临界点”，在《国家科学院院刊》（PNAS）发布的论文中详细阐述了这一点。到2023年7月，不到一年后，湖泊的物理、化学和生物特性发生了显著变化——根据萨罗斯的说法，这些变化通常需要几百年才能发生。这些发现已与附近社区分享。
研究显示，格林兰通常在秋季会出现降雪；然而，气温升高导致出现了降雨。这种温暖还导致永久冻土（储存大量有机碳的冻土）融化，释放大量的碳、铁、镁及其他元素。创纪录的降雨将这些释放的金属和碳从土壤冲刷到湖泊中，导致湖泊颜色变为褐色。
萨罗斯还指出，格林兰西部湖泊的迅速变化与北半球其他地区湖泊逐渐褐变的现象形成鲜明对比，包括缅因州的湖泊。
“这种变化的规模和速度是前所未有的，”萨罗斯表示。
融化的永久冻土带来的溶解有机碳和营养物质的增加可能促进细菌的生长，导致水中出现不愉快的味道和气味，并改变水的颜色，萨罗斯解释道。此外，永久冻土释放的金属水平升高可能会带来健康风险。通过确定在这些气候相关事件后进入湖泊的有机和无机材料的种类和数量，当地居民可以更好地评估水处理方法。
“溶解有机物质的增加可能与饮用水处理系统相互作用，形成称为三氯甲烷的氯化副产品，这可能是致癌物，”萨罗斯警告说。
湖泊物理和化学性质的变化导致透明度提高，减少了能够穿透水面光线的数量。这种光线的减少降低了浮游生物的多样性，对该地区的碳循环产生了重大影响。具体而言，研究人员发现通过光合作用封存二氧化碳的浮游植物数量减少，而分解并释放碳的浮游生物数量增加。在夏季，这些湖泊未能捕获二氧化碳，反而成为其来源，排放量增加了350%。
“这可能是因为如此多的有机碳从景观中释放到水中，使其对水生生物更容易获取，”萨罗斯指出。“由于湖泊变得如此褐色，这限制了进入系统的光，从而倾向于有机碳而非光合作用的生物。”
研究人员总结说，温度和降雨量的增加受多条大气河流的影响。根据国家海洋和大气管理局（NOAA）的说法，大气河流是将水蒸气带到陆地时带来大雨或降雪的狭窄水蒸气带。它们影响着全球许多地区，气候预测表明，到本世纪末，它们在格林兰、北美部分地区、东亚、西欧和南极的频率可能增加50-290%。
萨罗斯评论说，进一步的研究和监测可以揭示这些湖泊可能如何恢复，为该地区湖泊的动态提供更深入的见解。额外的研究还可以帮助科学家理解北半球湖泊的褐变过程，确定它们的恢复过程，以及可能的处理和干预方法。
“这个极端气候现象极大地影响了所有湖泊，情况相似，”萨罗斯说。“在恢复方面，会不会所有湖泊的恢复都是统一的，还是会有所不同？”
该研究受益于通过全年持续的水样采集和遥感传感器所获取的全面数据。
“我们的研究强调了长期观察的重要性。我自2013年以来一直参与该地区的研究，参与了多项项目。在幕后，我和我的同事们一直在努力保持一致的数据集观察，”萨罗斯解释道。“这就是我们能够捕捉和量化这一极端气候事件影响的原因。”
在萨罗斯的指导下，缅因大学的博士生瓦茨拉瓦“文迪”哈祖科娃（Václava “Vendy” Hazuková）、格雷森·哈斯顿（Grayson Huston）、艾弗里·兰姆（Avery Lamb）和纪尧姆·布尔丹（Guillaume Bourdin）也对该研究作出了贡献。
其他合著者包括缅因州气候科学家及气候变化研究所和缅因大学合作扩展项目的助理教授肖恩·比尔克尔（Sean Birkel）；来自宾夕法尼亚州伊丽莎白镇学院的罗伯特·诺辛顿（Robert Northington）；来自爱丁堡的赫瑞瓦特大学的瑞安·佩雷拉（Ryan Pereira）；来自中国浙江科技大学的姜彬彬（Binbin Jiang）；以及来自荷兰生态研究所的苏珊·麦高文（Suzanne McGowan）。萨罗斯提到，彬彬和诺辛顿曾是缅因大学的博士后研究员。
“许多博士生在这项研究中发挥了重要作用，”她补充道。
