歲末年初,一股霸王級寒潮席卷全國各地,上海氣象部門宣布,2023年12月31日清晨,受晴空輻射影響,上海出現了本輪冷空氣的低溫巔峰,市區徐家匯站的最低氣溫僅有零下5.9℃,不僅刷出了今年氣溫新低,同時也破了1992年以來12月的最低紀錄,成為上海最近28年的12月中最冷的一天。
上海的共享單車罕見地凍成冰雕。2024年01月07日,上海中心氣象臺再次更新低溫黃色預警信號為低溫橙色預警信號:受強冷空氣影響,預計7日夜里到8日早晨,上海市大部地區最低溫度將下降到零下6℃以下,低溫黃色預警信號更新為低溫橙色預警信號。寒潮藍色預警信號和大風藍色預警信號仍維持。
人們不禁要問:“說好的暖冬呢?”難道真像特朗普對氣候科學懷疑的那樣:“全球氣候變化就是一場騙局”?
其實,科學家們認為,這只是全球變暖中大趨勢中的一個小小的插曲。國際氣象組織的統計數據表明,2020 年將是有史以來最熱的3個年份之一。如果未來的溫室氣體排放量大致保持不變,那么到2040 年代至2070年代,世界變暖將超過工業化之前水平的2℃;如果溫室氣體排放量繼續增加,那么2030到2050年代全球變暖就可能會超過工業化之前水平的2℃。
- 01 -
隨著全球變暖,北極海冰和永久凍土逐漸融化,該地區越來越易于航運,勘探和開采資源。北極解凍也讓以前無法獲取的貴金屬,稀土元素,化石燃料和其他資源暴露出來。
北極解凍一方面可以緩解全球資源短缺的問題,但它也對環境構成了重大威脅,成為新的政治沖突的導火索,并給土著居民帶來新的危險。首當其沖就是氣候變化。
當人們觀察溫度升高對當地動植物的影響時,全球氣候變化的影響可能是最巨大的。海水變暖使得魚類種群向更北的區域遷移。新暴露出來的地面和融化的永久凍土,導致植物向前冰凍地區擴散。
而更復雜的化學變化也正在發生,包括向大氣中釋放溴,這將導致臭氧層的消耗和該地區汞積聚的增加。北極地區的幾乎每一個方面都因氣候變化而以驚人的速度發生改變。
更令人擔憂的是,由于所謂的“北極放大效應”,北極變暖的速度是世界其他地區的兩倍。這是由氣候反饋回路造成的,氣候變化加速了北極解凍進程,反過來也加速了氣候變化。
例如,在相對于開闊的海洋,海冰將更多的陽光反射回太空。但是,當海冰覆蓋面積因溫度上升而減少時,更多的陽光被海洋吸收,而這些增加的能量又推動氣溫進一步升高。
另一個重要的反饋回路則是永凍土融化釋放出的溫室氣體。在“北極放大效應”以及海冰和永久凍土在當地生態系統中扮演的重要角色的共同作用下,伴隨著全球氣溫上升,北極地區將呈現出最劇烈的變化。
- 02 -
政治地緣和資源的爭奪
俄羅斯,加拿大,美國(阿拉斯加),丹麥(格陵蘭),挪威,瑞典,芬蘭和冰島都在北極地區擁有領土,并且是北極理事會的成員國。此外,世界其他主要大國,例如中國和歐盟,也對北極地區的貿易路線,資源開發和環境問題感興趣。
北極地區的地緣政治格局錯綜復雜,對新資源的勘探和開發具有重大影響。
例如,自2008年全民公投以來,格陵蘭島一直在爭取從丹麥獲得更大的自治權。格陵蘭島利用這一自主權取消了放射性礦物的開采禁令,并計劃建造一座礦山以開采鈾和稀土金屬。該項目提案引發了廣泛的爭議。
該礦山可能會緩解全球關鍵材料和能源的短缺,并極大地促進當地經濟的發展。但這種采礦方式也可能造成嚴重的環境危害。無論如何,這只是北極地貌變化所帶來的危機和機遇的一個例子。
在這些不同的實體追求各自的北極開發計劃之際,誰擁有哪些資源,尤其是海底資源,無疑是一個充滿爭議的政治話題。全球變暖話題本身也會引起爭議。
同時,北極地區的土著文明也面臨著應對氣候變化以及全球大國的政治和物質利益博弈的雙重挑戰。
- 03 -
北極地區的原材料:我們所知道的
雖然北極可能是地球上勘探最少的地區之一,但基于該地區已經發現的資源,我們可以推測出可能發現的資源。
金屬
挪威地質調查局(NGU)于2016年進行的一次調查中,總結了北緯60°以上的已知礦床,如下表所示。目前其中一些礦藏正在開采。但是,由于觸達它們的困難和高昂的費用,許多資源仍未被開采。其中,最令人感興趣的是稀土元素(REE)和貴金屬,它們通常是現代電子產品和電池的重要組成部分。
另外還發現了重要的鈾礦床,一些鈾礦床已經計劃在近期開采。需要提醒的是,下表僅匯總了不同礦產的已知大型礦床。隨著冰的融化,更多的礦藏將被暴露出來,并被加速開采。
石油和天然氣
俄羅斯、加拿大和阿拉斯加的陸地區域蘊藏著油氣田,儲量達2400億桶石油和石油當量天然氣,約為全球已知石油儲量的10%。然而,北極的大部分區域基本上未被勘探,美國地質調查局(USGS) 2008年對北極的一項調查估計,有多達900億桶石油和大量天然氣儲量尚未被發現。這些儲量大部分位于海上,并位于永久的海冰之下。
據估計,在北極地區尚未發現多達900億桶的石油和大量天然氣
但是,以往被認為是“永久”的海冰區域正在縮小。近年來,北極地區海冰覆蓋面積不斷刷新新低。而且,隨著新的海運通道在北極地區冰面上開通,也將對全球貿易產生影響,與此同時,隨著海冰覆蓋范圍持續減少,北冰洋的石油儲備也將變得比以往任何時候都更容易獲取。
鉆石
按產量計算,俄羅斯是世界上最大的鉆石生產國,它從東西伯利亞北極圈邊緣的眾多金伯利巖礦藏中開采出大部分未經加工的鉆石。2021年,俄羅斯開采了超過4300萬克拉的鉆石。
NGU的調查還描述了加拿大斯拉維克拉通(Slave Craton)的其他富含鉆石的金伯利巖礦床,該地區也以其金礦和稀土金屬礦床而聞名。其中一些加拿大鉆石礦床已經建成可供開采的礦藏。芬蘭也有已知的金伯利巖礦床。然而,在海底、冰層和永久凍土層下,還有更多這樣未被發現或難以到達的鉆石來源,但隨著該地區的融化,情況正在發生變化。
鉆石礦的鳥瞰圖
鈧(Scandium)
鈧是北極地區最不尋常、最有趣的不為人知的資源之一。在來自北冰洋海底的樣品中發現了特別豐富的鈧含量,這種金屬在高性能鋁合金中具有廣闊的應用前景,添加鈧到鋁中,可以提高鋁合金的強度和可焊性。
然而,由于鈧的稀有性,其他的應用很少被嘗試或開發。在北極海底異常大量的鈧可能會改變供應限制,在這之前,它往往是因提取其他稀土元素產生的副產品而被發現。
- 04 -
嚴寒保存下來的歷史
北極的嚴寒不僅產生了冰和永久凍土。它還捕捉、保存和隱藏了歷史寶藏。最近,因為北極冰層的融化,一些美國捕鯨船的殘骸被暴露在海灘上,甚至還發現了一些更古老的標本。
猛犸象和其他古代動物的遺骸被融化的冰暴露出來,數量越來越多。然而,全球變暖也增加了迅速找到這些標本的緊迫性。如果一個發現物,像這只古老的小狗,被融化的冰暴露出來,它將更容易被發現,也更容易腐爛。
世界各地冰川地區的考古學家正在競相記錄他們擔心可能永遠消失的歷史片段
然而,冰層融化所帶來的一些最有趣的發現。在格陵蘭島發現的古微生物化石是有記錄以來最古老的,它們大約有37億年的歷史,也是所有已知化石生命記錄中最早的。誰知道在冰川消融的過程中還會發現什么呢?
- 05 -
冰,永久凍土和人
到目前為止,我們一直專注于研究海冰是如何對人類進入北極造成困難的。但是,北極的海冰本身就是一種寶貴的資源。盡管冰本身(通常)不是昂貴的商品,但它仍在北極的氣候,地形和生活方式中扮演著重要的角色。
我們已經知道海冰和永久凍土(常年凍結的土壤)的損失如何在加速全球變暖和“北極放大效應”的反饋回路中發揮作用。海冰通過把太陽能反射回太空來幫助該地區降溫,永久凍土融化時釋放出溫室氣體。然而,冰川和永久凍土的流失,對該區域的影響遠比這些反饋回路所暗示的更加深遠。
西伯利亞北極地區的涅涅茨人每年都會通過一千多公里的遷徙,將龐大的馴鹿群從北方的夏季牧場遷移到北極圈以南的冬季牧場。涅涅茨人是這種馴鹿放牧方式的守護者,也是該類型的最后一種馴鹿放牧方式。
涅涅茨人和馴鹿
西伯利亞的洪水、水土流失和地面下沉正威脅著當地居民的生活方式,破壞了他們的建筑和周圍的地形。與此同時,對于因解凍而暴露出來的古代動物遺骸,正在圍繞出售收集的猛犸象象牙創造經濟收入,盡管這種做法是被法律禁止的。
北美本土的因紐特人也面臨著不可預測的季節、不斷變化的冰原條件和為應對氣候變化而進行的動物遷徙,這些都給他們維持傳統的狩獵方式帶來了新的挑戰。
北極正在發生巨大的變化,這些變化創造了新的機遇,同時也為當地居民和動物的生活帶來了新的困難。
同樣的因素也會影響到北極陸地資源的開采嘗試。永久凍土的融化增加了山體滑坡的風險,并對道路、管道、建筑物和其他用于采礦和鉆探的基礎設施造成危險。永久凍土的融化正在推動北極地區的地貌從苔原向“熱喀斯特”的大規模轉變。“熱喀斯特”是一種新的地形,由湖泊、天坑、坑洞和其他由于土壤沉降和水土流失而產生的其他特征組成。
隨著更多土壤和淤泥被沖出海洋,水土流失也可能對海洋產生重大影響。資源開采本身也可能具有破壞性或顛覆性,人們希望北極的經濟發展能在環境和土著人民方面做出謹慎的選擇。
- 06 -
硬幣的兩面:甲烷水合物
甲烷水合物是一種特殊形式的“冰”,僅在溫度和壓力條件有利于其形成的地下礦物中天然存在,具有被開發為一種新能源的潛力。甲烷水合物由困在固體水結晶體中的甲烷分子組成,美國、日本和其他國家正在研究提取甲烷水合物中甲烷的方法。
如果甲烷水合物礦藏被收集起來,它將成為一種新的能源,但如果它們“只是”融化,它將成為額外的溫室氣體來源。
據BBC報道,在北極圈的亞馬爾半島的永凍土原上,出現了好些離奇巨坑,這是內壁粗糙不規則的環形深坑大洞,在環形大坑洞的外側邊緣是混雜著碎冰和永久凍土泥塊的灰色土堆。坑緣四周剛剛出土的植物,根部有燒焦的痕跡。
從空中俯瞰,爆炸后新露出的泥土與周圍綠色苔原和黑色湖泊形成十分鮮明的對比。圓柱形坑洞內部露出的土層和巖石幾乎是黑色的,當科學家到達此處時,洞底已經有了積水,成了水池。據科學家推測,這樣的巨坑很可能就是甲烷水合物爆炸的結果。越來越多的人擔心,在西伯利亞西北部出現的環形坑洞可能與氣候變化導致北極環境生態的變化有關。
北極的永久凍土層中困鎖著巨量的碳,其含量大約是目前地球大氣中碳含量的兩倍,主要以冰凍的植物殘余和其他有機物質的形式存在,還有被困在冰晶中的甲烷,即甲烷水合物。由于永久凍土層解凍融化,微生物復活開始分解有機物,因而釋放出甲烷和二氧化碳等副產品,而困在冰晶中的甲烷也會釋放出來。
天然氣噴發造成環形坑洞之時場面相當壯觀,可看見劇烈爆炸將泥土和冰塊猛烈拋出而形成的圓柱型深洞。
甲烷是一種比二氧化碳更強的溫室效應氣體,從永久凍土中泄漏出來的甲烷會加速全球的暖化,而氣候暖化又反過來進一步導致北極凍土層更大的融化。
在亞馬爾半島,天然氣噴發環形坑洞的出現引發了人們對另一個現象的發展而擔憂。
氣溫上升造成永久凍土層融化與溫室氣體釋放之間的復雜反饋,相互影響,為氣候變化增加了更多的不確定性。如果發現被永久凍土層困在地底深處的甲烷沉積物開始從通常無法滲透的永凍層中向上滲透,這可能是凍土帶上的冰帽正變得較容易滲透的一個跡象。北極的變化可能會對全球變暖產生更廣泛的影響,這可能會帶來新的不確定性。
- 07 -
北極的未來
一直以來,極端寒冷、永久凍土和海冰保護著北極。但現在,隨著氣候變暖,北極的變化比其他任何地區都要快。
就在北極環境和當地居民努力適應氣候變化的同時,北極的寶貴資源正變得比以往任何時候都更觸手可及。北極可能很快就會成為世界上最重要的地緣疆界。
有評論認為:“在全球化勢不可擋的時代,在保衛各自民族國家疆界及合理利益的同時,清楚認知民族國家的有限性,遏制彼此的野心,壓抑自私的沖動,學會互諒互讓,是人類走向更高水平共處的前提。國際秩序的調整、重組或更新,均應以有利于提升人類整體的安全水平為目標。”
對北極的保護和適度開發也是如此。令人擔心的是,我們往往缺乏足夠的智慧,況且幾乎沒足夠的時間了。
以安德斯·萊弗曼為代表的科學家們表示,若人們仍不醒悟并不加以干涉,冰川消融將導致全球海平面在100年的時間里不可避免地升高3米,上海、紐約、加爾各答等大城市將沉入海中。
事實上,當我們思考如何拯救北極熊、企鵝和冰川時,其實更是在思考如何使自己獲救。
畢竟在40多億年的壽命里,地球曾在更為極端的條件下衍化,幸存的物種總能找到方法自我調節去適應外部環境變化,脆弱的人類卻未必。
地球只有一個,保護地球是人類的共同使命。在這個宇宙中已知的唯一適合人類生存的星球上,每個人都無法置身事外。
2024年1月11日
寫于上海東鼎國際大廈B座5層
參考資料
https://news.sina.com.cn/c/2021-01-07/doc-iiznctkf0560262.shtml
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1687611467055809302&wfr=spider&for=pc
https://matmatch.com/blog/raw-materials-of-the-arctic/
https://www.nationalgeographic.com/magazine/2013/04/
https://www.nationalgeographic.com/news/2016/09/worlds-oldest-fossils-stromatolites-discovered-climate-change/
https://www.usgs.gov/center-news/unusual-mineral-deposits-record-unique-history-arctic-ocean?qt-news_science_products=4#qt-news_science_products
https://www.businessinsider.in/thelife/news/i-followed-the-months-long-journey-of-a-russian-diamond-which-starts-out-hidden-in-ore-in-siberia-and-travels-more-than-6000-miles-before-becoming-a-store-ready-gem/articleshow/71665415.cms
https://www.cbsnews.com/live/?linkId=107744780
http://www.worlddreambank.org/BIG/INVARC1.JPG
https://www.bbc.com/future/article/20201130-climate-change-the-mystery-of-siberias-explosive-craters
https://instant.lvv2.com/html/7c6a7df9c69daae546c36a108cb56246.html
來源: 原創 知鋼網
(本平臺"常州精密鋼管博客網"的部分圖文來自網絡轉載，轉載目的在于傳遞更多技術信息。我們尊重原創，版權歸原作者所有，若未能找到作者和出處望請諒解，敬請聯系主編微信號：steel_tube，進行刪除或付稿費，多謝!)