2015年，大規(guī)模的野火在印度尼西亞燃燒，向泰國輸送濃煙和煙霧。

這些火災是“現(xiàn)代歷史上最嚴重的環(huán)境災難”，倫敦國王學院的野火專家托馬斯史密斯說。史密斯估計，火災和煙霧在印度尼西亞和鄰國造成10萬人死亡，造成數(shù)十億美元的損失。對于地球上的其他地方來說，火災也是代價高昂的：在高峰時期，火焰每天都會使氣候變暖的二氧化碳進入大氣層，而不是美國的所有經(jīng)濟活動。

兩年后，在13,000公里外的地方，一片貧瘠的北部景觀在一片火焰中悶燒。遙遠的火焰可能已被忽視。但杰西卡·麥卡蒂和其他消防研究人員以某些人檢查Facebook的方式積極監(jiān)控地球的衛(wèi)星圖像。8月的一個星期天，俄亥俄州邁阿密大學的麥卡蒂驚訝地發(fā)現(xiàn)，在一片格陵蘭島上出現(xiàn)了大量的白煙。巨大的陸地并未出現(xiàn)在她的火上。它主要是冰，而沒有稀疏植被的部分。

這兩種火焰的設置不可能有更大的不同，但科學家懷疑這兩種火花有一些共同點：大量腐爛的有機物，稱為泥炭。

泥炭地 - 包括沼澤，其他沼澤濕地，是的，格陵蘭的冰冷土壤 - 是富含腐爛有機物質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)。

在他們健康，潮濕的狀態(tài)下，泥炭地非常耐火。因此，當談到火災風險時，泥炭重的景觀在歷史上并沒有像美國西部的干燥松樹林那樣得到同樣的關注。但隨著印度尼西亞那些破壞性的泥炭火災，聚光燈也轉(zhuǎn)向了這個星球的其他泥炭地。

在世界范圍內(nèi)，泥炭地在幾個世紀以來在地下積聚的厚厚的濕有機物質(zhì)毯中儲存了大量的碳。盡管它們僅占地球陸地表面的3%到5%，但泥炭地儲存了四分之一的土壤碳。這比世界上所有森林的總和還要多。

但是土地利用的變化 - 將水排出以種植需要更干燥土壤的農(nóng)作物，這是熱帶地區(qū)的常見做法，或是在一個地區(qū)修建公路 - 可以使泥炭變干。然后，一個不小心扔掉的香煙或一次錯誤的雷擊可以點燃幾個月會吸煙和悶燒的火，將數(shù)千年儲存的碳作為二氧化碳釋放到大氣中。

或者用于清除農(nóng)業(yè)用地的火災可能會失控，就像他們在印度尼西亞所做的那樣：在過去的幾十年里，該國已經(jīng)耗盡了許多泥炭地來種植油棕櫚和其他作物?，F(xiàn)在，該國正在看到最糟糕的情況，即當泥炭地被破壞和干涸時會發(fā)生什么。與此同時，在北緯地區(qū)，解凍永久凍土暴露了多年埋藏的泥炭，這可能助燃像去年夏天在格陵蘭島看到的火災。

在短期內(nèi)，泥炭火災會使致命的煙霧和煙霧堵塞空氣。在印度尼西亞這樣人口密集的地區(qū)，大火可能吞噬住房和企業(yè)并奪去生命。但是在火焰消失之后火災的影響很長時間。泥炭火災重塑了整個生態(tài)系統(tǒng)。一旦泥炭燒掉，可能需要數(shù)千年才能再次建立起來。所有曾經(jīng)整齊地儲存起來的碳都會漂浮在大氣層中，這有助于氣候變化，就像燃煤一樣。

現(xiàn)在，科學家們正在努力更好地處理泥炭地以及農(nóng)業(yè)，發(fā)展和氣候轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼫嘏透稍锏臍夂?。最近在非洲和南美洲發(fā)現(xiàn)的隱藏泥炭地擴大了全球泥炭的范圍，并增加了保護這些碳儲存的風險。新的研究越來越清楚地表明，如果不改變方法，人類可能會剝奪健康的泥炭地，并獲得大量氣候變暖的二氧化碳。

遇見泥炭

博格斯不會給大多數(shù)人帶來溫暖，模糊的感覺。風景通常與流行文化中的女巫，歐洲木乃伊化的“沼澤體”以及沉悶的天氣有關。它或許可以說“泥潭” - 沼澤的另一個詞 - 也被用來指一種棘手的困境。但對研究它們的科學家們來說，沼澤遠非黯淡。

加拿大圭爾夫大學的泥炭研究員梅里特·圖雷茨基說：“大多數(shù)人走得很遠，遠離他們的路，以避免走過這些東西，但我喜歡他們。” 她說，她在加拿大和阿拉斯加學習的沼澤看起來像“霍比特人生態(tài)系統(tǒng)”，所有的行動都發(fā)生在地面上：發(fā)育不良的樹木鑲嵌著色彩斑斕的苔蘚和地衣。而且，她指出，沼澤在保持地球健康方面發(fā)揮著至關重要的作用。

碳在世界各地不斷被回收：例如，它被植物吸收為二氧化碳，并溶解在海洋中。但過量的循環(huán)碳可以使生態(tài)系統(tǒng)擺脫困境。大氣中的二氧化碳太多會使地球升溫; 太多溶于海洋使水更酸。海洋沉積物中的長期碳儲存和石灰石等巖石在短期內(nèi)拉出碳，在不能造成傷害的地方進行修補。泥炭地也是如此; 挖了幾米進入沼澤，你會發(fā)現(xiàn)埋藏了數(shù)千年的碳。

雖然未經(jīng)訓練的眼睛可能會看到一個沼澤，只看到一個需要防水的泥濘的濕漉漉的泥沼，但泥炭地可能會出奇的多樣化。在熱帶地區(qū)，沼澤森林中充滿了大片茂密的樹木，泥炭覆蓋層通常由腐爛的木本植物構成。溫帶泥炭地，如美國北部和加拿大的泥炭地，運動的磨砂植被，主要來自腐爛的泥炭蘚。

Turetsky說，泥炭“并非完全不可再生，但積累得如此緩慢”。“火災可以通過干燥的沼澤燃燒，并在幾分鐘的燃燒中釋放出數(shù)千年的碳。”她從第一手了解到這是一名研究生。

大約20年前，她將一小袋泥炭埋在加拿大沼澤中研究它們的分解。兩年后，當她回來挖掘樣品時，她的整個野外場地都煙消云散了。她珍貴的數(shù)據(jù)消失了。

“我被摧毀了大約一天，”圖雷茨基說。“但后來我開始考慮這個問題：我們對這個系統(tǒng)燒毀感到震驚。”

第二天，她開始收集新的數(shù)據(jù)，這次觀察沼澤是如何從火災中恢復過來的。她說，當時人們認為減緩泥炭堆積的唯一因素是隨著時間的推移它不可避免的自然分解。“這是我第一次意識到分解并不是導致泥炭損失的唯一過程，”圖雷茨基說。“火也會通過燃燒來減少泥炭。”

隱藏的存款

隨著對沼澤威脅的認識的提高，人們更加努力地識別和保護這些生態(tài)系統(tǒng)中包含的資源。最近，世界各地發(fā)現(xiàn)了大量新的富含泥炭的斑點。在2017年一月英國和剛果科學家宣布自然是泥炭大片大片一直躲在森林的茂密無垠橫跨在中央剛果河流域赤道。該地區(qū)是土著居民群體的家園，但外人難以進入，因此直到最近才有人調(diào)查其泥炭資源。

由英國倫敦大學學院的Simon Lewis和Greta Dargie以及英國利茲大學的研究人員長途跋涉進入盆地，提取“核心”，以測量泥炭在幾十個地方的深度。根據(jù)土壤的長圓柱形橫截面，研究人員計算出在叢林中發(fā)現(xiàn)的泥炭沉積物，有些深達5.9米，使全球熱帶泥炭估計值增加了36%。然后，該團隊使用衛(wèi)星數(shù)據(jù)來測量泥炭的邊界。從那里開始，研究人員估計，存儲在剛果盆地中部泥炭中的碳相當于美國目前的20年化石燃料排放量。

其他團體遠程量化了現(xiàn)有的泥炭地。2017年8月發(fā)表在“ 全球變化生物學”雜志上的一項研究使用了水積累的地方以及它如何在景觀中流動以預測泥炭可能隱藏在熱帶地區(qū)的數(shù)據(jù)。

分析表明，南美可能是比以前所知更多泥炭的家園。該研究的共同作者，哥倫比亞卡利國際熱帶農(nóng)業(yè)中心的Louis Verchot表示，亞馬遜流域較小的泥炭地網(wǎng)絡總面積達629,000平方公里，比剛果的面積更大。這種新發(fā)現(xiàn)的南美泥炭加上剛果地區(qū)和亞洲的一些新發(fā)現(xiàn)使已知的熱帶泥炭地面積從44萬平方公里增加到150萬平方公里。

伐木和采礦已經(jīng)威脅到熱帶森林樹木中儲存的碳。富含泥炭的土壤也有價值。

失去平衡

在挖出時，泥炭本身就是易燃的，并且在某些地方用作燃料來源。但在其天然，潮濕的狀態(tài)下，泥炭地可抵抗火災。即使經(jīng)過數(shù)月的干旱，健康的泥炭地也會保持濕潤。因此，科學家們正試圖了解哪些因素會改變這種動態(tài) - 以及這對于火災和碳儲存意味著什么。

以受控方式測試干燥效果可能很難，但在一個例子中，Turetsky很幸運。1983年，加拿大阿爾伯塔省的一個分支或沼澤地被用于森林管理項目。地下水位下降了大約四分之一米，適量。十八年后，該地區(qū)燒毀了一場野火。

Turetsky及其同事看到了一個自然實驗的機會，可以回答幾個未解決的問題。研究人員追蹤了火災引起的排水隨著時間的推移如何影響泥炭地，與燃燒但未排水或排水但未燃燒的部位相比。

該排水區(qū)比排水區(qū)域更容易受到火災后大的變化，研究人員發(fā)表在2015年科學報告。排水和野火相結合，邀請不同的植物物種在未來十年內(nèi)遷移。新工廠將生態(tài)系統(tǒng)從防火系統(tǒng)改為可能一次又一次地燃燒的生態(tài)系統(tǒng)。占據(jù)了曾經(jīng)占主導地位的黑色云杉的闊葉樹的綠葉樹冠遮擋了泥炭產(chǎn)生的苔蘚返回所需的陽光。

Turetsky從一次相當溫和的干擾中看到的變化比她預期的要大得多。她知道完全干掉這樣的景觀會使它極易受到火災 - 像東南亞那樣的戲劇性變化。但是艾伯塔省的變化要小得多，但仍然有很大的影響。

她說，與未排水的地區(qū)相比，排水的地區(qū)已經(jīng)損失了近500年的泥炭。(她根據(jù)燃燒的數(shù)量和泥炭積累的速度計算了這個數(shù)字。)這是另外500年的鎖定碳在幾周內(nèi)釋放回大氣層。

農(nóng)業(yè)的未來

新加坡 - 麻省理工學院研究與技術聯(lián)盟的環(huán)境科學家亞歷山大科布說，將土地排干，加上“削減和燃燒”技術，以清除農(nóng)業(yè)區(qū)是造成熱帶泥炭地著火的主要原因。為了給油棕種植園和其他作物騰出空間，公司將把現(xiàn)有的樹木(未來泥炭的來源)夷為平地，并排干水以使土壤變干。

2017年，139位科學家簽署了一封致全球變化生物學 編輯的信，稱其為農(nóng)業(yè)排放熱帶泥炭地是不可持續(xù)的。研究人員寫道，否認農(nóng)業(yè)對這些景觀的影響將產(chǎn)生長期后果，例如更頻繁和更具毀滅性的火災。

現(xiàn)在，印度尼西亞正在努力恢復其泥炭地。然而，這并不像在泥炭豐富的地區(qū)禁止作物那么簡單。英格蘭萊斯特大學的熱帶沼澤專家蘇珊佩奇說，在人口密集的島嶼國家，空間非常寶貴，人們?nèi)匀恍枰詵|西。解決這個問題可能需要找到可以在土壤中生長的作物，這樣就不會排出沼澤。但解決方案還有很長的路要走。

“對替代作物的許多經(jīng)濟支持尚未真正存在，”佩奇說。“我們正處于知道我們想要莊稼但沒有合適的物種清單的中間階段。”

即使在泥炭地受到農(nóng)業(yè)保護的地方，也存在其他潛在的威脅。Cobb及其同事花了幾個月的時間想弄清楚如何在茂密的樹叢中進行叢林打擊，這些樹木的暴露根與人類一樣高，可以到達文萊的一個罕見的原始泥炭地，文萊是一個富裕的小東南亞國家，Cobb說它比保護泥炭地更加積極主動。鄰國。研究人員將測量裝置投入土壤中，以確定泥炭的深度和濕度。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，該團隊創(chuàng)建了一個模型，描述了降雨影響可以在任何特定地方積累的泥炭量的方式，該模型于去年6月在美國國家科學院院刊上發(fā)表。

結論：隨著總降雨量的增加，降雨的時間也很重要。如果降雨變得更加不規(guī)則，就像未來預測的那樣，“那時平均降雨量相同，泥炭地可以減少泥炭量，”科布說。

寒冷地區(qū)的泥炭地也面臨著氣候變化的挑戰(zhàn)。在包括北極在內(nèi)的北緯地區(qū)，泥炭在永久凍土中被埋葬了幾個世紀。北極變暖現(xiàn)在正在暴露這種泥炭，增加了曾經(jīng)罕見火災的風險。

去年夏天的格陵蘭大火就是這樣一個例子。當McCarty發(fā)現(xiàn)她認為是火的時候，她在推特上發(fā)布了衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在接下來的幾周里，她和其他科學家每天都會多次檢查火災，確信煙霧是由泥炭燃燒的。

一方面，該地區(qū)的植被很少，可以提供燃料。土壤中的泥炭是少數(shù)幾種選擇之一。此外，大火徘徊了幾個星期，但幾乎沒有旅行。McCarty說，這是泥炭火的特征。如果火沒有移動，它可能是悶燒，慢慢燃燒通過密集的有機物質(zhì)與大量的煙霧和最小的火焰。

倫敦帝國理工學院的火災科學家吉列爾莫·雷恩說，科學家并沒有親自挑戰(zhàn)格陵蘭的火災現(xiàn)場。但他是一個團隊的一員，他們正試圖組織一次遠征地區(qū)的探險，研究土壤并確認泥炭是火災的主要驅(qū)動力。

北極泥炭具有Rein所謂的“休眠可燃性”。也就是說，當它凍結時，它是安全的。但是，如果永久凍土層開始融化，這些長期埋藏的碳儲存將暴露在空氣中并突然容易燃燒。

很容易將格陵蘭島的火災視為一次性事件，即僥幸。但實際上，這只是整個盒子中的一場比賽。泥炭火災已在阿拉斯加和西伯利亞以及整個加拿大記錄。有證據(jù)表明，像這樣的火災將變得更加普遍。美國國家海洋和大氣管理局12月12日發(fā)布的年度北極報告卡顯示，北極的地面空氣變暖速度是全球平均地面氣溫的兩倍。根據(jù)環(huán)境研究快報 2016年的一項研究，到本世紀末，北極燃燒產(chǎn)生的碳排放量可能會翻兩番。麥卡蒂說，此外，火災和永久凍土融化可以啟動反饋循環(huán)，加速未來的融化。

這種解凍對北極泥炭儲存的確切長期后果仍不清楚。根據(jù)科學報告 2015年的一篇論文，雖然冷凍永久凍土層出現(xiàn)的泥炭最初會干燥和裂縫，但隨著其他地方的冰融化，該地區(qū)可能會最終泛濫和再潤濕。但在那之前，干涸的泥炭是一種火災危險。

這些北極和高緯度泥炭火災可能不會立即影響到熱帶泥炭火災的人數(shù)，因為大多數(shù)火災不在農(nóng)業(yè)熱點或城市中心。但就碳釋放而言，全球后果可能同樣嚴重。

一些研究人員預計，隨著氣候變化推動農(nóng)業(yè)和人口向北推進，“人們將更多地接觸這些大部分原始景觀”，并以可能增加火災風險的方式擾亂他們，佩奇說。在加拿大，她說，“幾十年后，我們可以看到類似于我們在東南亞看到的火災動力” - 不受控制的火災對長期碳儲存造成不可挽回的損害。

“北方關于排出北方土壤的問題越來越多，”圖雷茨基補充說。“我們已經(jīng)知道會發(fā)生什么。”