研究人员发现，随着温度上升，加拿大北极地区的岩石风化将加速，产生一个正反馈环路，导致二氧化碳（CO2）不断释放到大气中。
牛津大学地球科学系的一个研究团队透露，气温上升将加速北极岩石的风化过程，加剧一个可能释放更多CO2到空气中的循环。他们的研究结果今天发表在期刊Science Advances上。
了解风化如何对大气CO2产生影响在北极尤为重要，因为北极的空气温度上升速度几乎是全球平均速度的四倍。一些矿物和岩石与大气中的氧气反应，导致化学反应释放出CO2。一个主要例子是硫化矿物（比如“傻瓜的黄金”）的风化，这会产生酸，释放出周围岩石矿物中的CO2。随着北极的多年冻土因气温升高而融化，这些矿物被暴露出来，可能通过这种反馈机制加速气候变化。
到目前为止，气温变化如何影响这些反应以及释放的CO2数量仍不甚明了。
在这项研究中，研究人员分析了麦肯齐河流域23个地点的硫酸盐（SO42-）浓度和温度数据，以评估风化过程对气温升高的敏感性。与CO2类似，硫酸盐是通过硫化物的风化产生的，作为这一过程速度的指标。
研究结果显示，流域内的硫酸盐浓度随着气温的升高而急剧增加。1960年至2020年间，随着温度上升2.3oC，硫化物风化量增加了45%。这表明，风化释放的CO2可能会促成一个反馈环路，加剧北极地区的变暖。
基于这些河流记录，研究人员估计，在中等排放情景下，到2100年，来自麦肯齐河流域的CO2排放可能翻倍，达到每年30亿千克。这一增加大致相当于加拿大国内航空部门典型年份年排放量的一半。
研究的首席作者、前牛津大学地球科学系的艾拉·沃尔什博士表示：“我们观察到随着气温的提升，麦肯齐河流域的硫化物氧化显著增加。关于硫化岩石释放CO2的温度敏感性及其主要影响因素，在大范围和长期尺度上直到现在都未被很好理解。”
然而，并非所有区域对河流流域的反应都是一致的。风化在多岩山地和被多年冻土覆盖的地区对温度变化的反应明显更强。通过建模，研究人员发现冰冻和扩张的过程进一步加速了硫化物风化。
相反，沼泽地区的硫化物氧化量增加较小，因为沼泽层有助于保护基岩免受风化。
共同作者、牛津大学地球科学系的鲍勃·希尔顿教授表示：“随着气温在广大北极地区继续上升，硫化物氧化率可能进一步增加，从而影响区域碳循环预算。有了这些信息，我们现在专注于理解如何减缓这些反应，沼泽地的形成似乎有助于减缓硫化物的氧化。”
北极地区存在许多类似环境，不同岩石类型、大面积裸露基岩和广泛的多年冻土的组合创造了气候变暖时硫化物风化快速增加的条件。这表明，在麦肯齐河流域观察到的影响可能是广泛存在的。
研究人员强调，这项研究突显了将硫化物风化纳入大型排放模型的重要性，这对于预测气候变化至关重要。
注意：
*数据来自加拿大环境部的国家长期水质监测计划。硫酸盐浓度通过离子色谱法测量，这是一种液体样品通过树脂柱，按电荷选择性吸附特定离子的方法。
