南極洲變“綠”了！冰雪皚皚的景象正在加速消失丨環(huán)境小喇叭

大家好，這里是環(huán)境小喇叭欄目的第20期。這一期，我們?yōu)榇蠹宜蚜_了以下值得一看的環(huán)境研究和新聞：

1）南極洲變“綠”了！冰雪皚皚的景象正在加速消失

2）太陽(yáng)活動(dòng)進(jìn)入極大期，朋友圈又要秀極光了

3）大海缺氧了？人們往海里灌氧氣

4）在鐵軌上鋪太陽(yáng)能板？還拿火車來(lái)鋪？

5）全球水循環(huán)首次失衡

南極洲變“綠”了！

最近，發(fā)表在期刊《自然·地球科學(xué)》（Nature Geoscience）的研究發(fā)現(xiàn)，隨著全球變暖，南極洲部分地區(qū)正在飛速變綠，原本白雪皚皚的凍原逐步被植物占領(lǐng)。

放眼望去，南極被苔蘚植物覆蓋 | Dan Charman

南極半島位于南極洲最北端。它向北延伸，與南美洲最南端相隔約1000公里。為了研究南極半島的變化，研究人員通過(guò)衛(wèi)星獲取了1986年至2021年南極半島每年3月的衛(wèi)星圖像。

之所以選取3月的圖像，是因?yàn)榇藭r(shí)正值當(dāng)?shù)叵募?，適宜植物生長(zhǎng)。一般情況下，植物生長(zhǎng)時(shí)會(huì)吸收大量的紅光，并反射大量近紅外光。為了研究土地植被覆蓋的情況，研究人員著重關(guān)注了衛(wèi)星圖像里紅光與近紅外光的測(cè)量結(jié)果。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，南極半島上植物覆蓋的面積從1986年的不到1平方公里增加到2021年約12平方公里。從2016年到2021年，植被攻占地盤的速度還加快了。

南極洲“變綠”，背后的驅(qū)動(dòng)力是氣候變化。1950年以來(lái)，南極半島的氣溫已經(jīng)上升了3℃左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了地球大部分地區(qū)。植被的擴(kuò)張可能會(huì)改變當(dāng)?shù)氐耐寥罓顩r，讓土壤更有利于其他生物的生長(zhǎng)。不過(guò)，當(dāng)?shù)氐纳镌缫蚜?xí)慣過(guò)去極端嚴(yán)寒的條件，它們得被迫重新適應(yīng)新的環(huán)境了。

太陽(yáng)活動(dòng)進(jìn)入極大期

10月10日至12日，北半球多地又迎來(lái)了絢麗多彩的極光秀。10月12日，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）以及國(guó)際太陽(yáng)周期預(yù)測(cè)小組（SCPP）的代表宣布，太陽(yáng)活動(dòng)正式進(jìn)入了有記錄以來(lái)的第25個(gè)極大期，這個(gè)現(xiàn)象可能會(huì)持續(xù)一年。這意味著地磁風(fēng)暴發(fā)生的頻率將更加頻繁，居住在高緯度地區(qū)的人們都有機(jī)會(huì)一飽眼福。

10月10日，蓋茨黑德（Gateshead）——英國(guó)東北部城市迎來(lái)極光 |Lee Smith/REUTERS

地磁風(fēng)暴的產(chǎn)生與太陽(yáng)活動(dòng)日益劇烈有關(guān)。太陽(yáng)活動(dòng)的過(guò)程中會(huì)釋放大量能量，這些能量以光、輻射以及帶電粒子流的形式向外傳播。平日里，在地球磁場(chǎng)和大氣層的保護(hù)下，大部分帶電粒子流和輻射都無(wú)法到達(dá)地球表面。然而，當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)，地球的保護(hù)便逐漸失效，太陽(yáng)活動(dòng)釋放的大量帶電粒子流和輻射得以突破地球防護(hù)，引發(fā)地磁風(fēng)暴。

地磁風(fēng)暴的爆發(fā)容易對(duì)無(wú)線電通信和GPS信號(hào)帶來(lái)干擾，影響航空器以及飛機(jī)的正常航行，此外，電網(wǎng)在風(fēng)暴中也可能因變壓器過(guò)載而停電。但總體而言，地磁風(fēng)暴并不會(huì)給人們的生活帶來(lái)較大影響。

大海缺氧了？

在氣候變化的影響下，海洋水溫升高，氧氣在水中的溶解度降低。同時(shí)，海水的富營(yíng)養(yǎng)化讓藻類過(guò)度繁殖，消耗海水中溶解的氧氣，這讓海洋脫氧的問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)重。

波羅的海由于海藻過(guò)多被消耗了大量氧氣 | phys.org

為解決當(dāng)?shù)睾Ｑ竺撗醯膯?wèn)題，瑞典斯德哥爾摩大學(xué)（Stockholm University）、法國(guó)公司Lhyfe以及芬蘭公司Flexens的研究人員開(kāi)展了一項(xiàng)名為“BOxHy”的合作項(xiàng)目，通過(guò)海上生產(chǎn)氫氣來(lái)讓波羅的海重新充滿氧氣。

這個(gè)項(xiàng)目初步的設(shè)想在海洋上搭建海上平臺(tái)，建立綠色制氫裝置。在電解海水制成氫氣的同時(shí)，工藝還能生成大量氧氣。一方面，氫氣作為綠色能源能夠被應(yīng)用在許多場(chǎng)景，生成的氧氣則注入海洋中，解決海洋脫氧的問(wèn)題。

Lhyfe公司預(yù)計(jì)波羅的海需要約30個(gè)海上平臺(tái)來(lái)進(jìn)行氧氣回注 | phys.org

在項(xiàng)目中，大家各盡其能。斯德哥爾摩大學(xué)提供專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，在研究領(lǐng)域探究海洋營(yíng)養(yǎng)化與海洋脫氧的影響；芬蘭公司Flexens調(diào)查海洋缺氧地區(qū)現(xiàn)狀并規(guī)劃海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)；法國(guó)公司Lhyfe則負(fù)責(zé)海上制氫平臺(tái)的裝置研發(fā)與建設(shè)。

目前，芬蘭公司已經(jīng)規(guī)劃出三個(gè)潛在氧氣回注區(qū)域，并設(shè)計(jì)了海上風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模；法國(guó)公司則在法國(guó)試運(yùn)行了世界上第一個(gè)海上綠色氫生產(chǎn)設(shè)施。不過(guò)，現(xiàn)有裝置產(chǎn)生的氧氣都直接釋放到了大氣里。在未來(lái)的實(shí)際建設(shè)中，這些氧氣會(huì)被注入水中。

BOxHy項(xiàng)目計(jì)劃在2025年運(yùn)行一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，對(duì)氧氣回注的方式、速度以及后續(xù)生態(tài)影響進(jìn)行深入研究。

在鐵軌上鋪太陽(yáng)能板？

來(lái)鋪設(shè)一條“太陽(yáng)能”鐵路！瑞士初創(chuàng)企業(yè)Sun-Ways設(shè)計(jì)了可拆卸太陽(yáng)能電池板，并將其安裝到鐵軌之間，讓鐵路在保證其交通運(yùn)輸功能的同時(shí)，還能進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電。

光伏電池板安裝示意圖 | Sun-Ways

作為新型的太陽(yáng)能電池板，它的安裝過(guò)程也是特別。太陽(yáng)能電池板的安裝將由專門設(shè)計(jì)的火車來(lái)實(shí)現(xiàn)?；疖囋阼F軌上行駛的同時(shí)，底部裝載的光伏電池板便逐漸展開(kāi)，裝填到兩道鐵軌之間。固定好的電池板將利用陽(yáng)光進(jìn)行發(fā)電，最終傳輸?shù)诫娋W(wǎng)中為家庭供電。列車設(shè)計(jì)公司Scheuchzer表示，列車每天能夠安裝約1000平方米的太陽(yáng)能電池板。

對(duì)Sun-Ways來(lái)說(shuō)，他們希望太陽(yáng)能電池板能鋪多少就鋪多少。瑞士的鐵路網(wǎng)有足足5317公里長(zhǎng)，若是全部鋪上太陽(yáng)能電池板，其發(fā)電面積將約等于760個(gè)足球場(chǎng)大小，生產(chǎn)的電量能夠占瑞士能源消耗總量的2%。但這還不夠，該公司還在西班牙、羅馬尼亞等國(guó)家商談?lì)愃频捻?xiàng)目建設(shè)。

不過(guò)，這樣的電池板也有潛在的問(wèn)題等待解決。變幻莫測(cè)的天氣可能讓電池板表面覆上雪、灰塵等，怎么清潔、維護(hù)電池板還有待進(jìn)一步規(guī)劃。另一個(gè)問(wèn)題是，太陽(yáng)能電池板的反光可能干擾火車司機(jī)駕駛。團(tuán)隊(duì)還需要考慮如何降低反光帶來(lái)的駕駛風(fēng)險(xiǎn)。

全球水循環(huán)首次失衡

根據(jù)全球水經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（GCEW）新發(fā)布的一項(xiàng)報(bào)告，人類有史以來(lái)首次打破了全球水循環(huán)的平衡。

全球水循環(huán)中“綠水”和“藍(lán)水”都有參與 | GCEW

報(bào)告指出，全球水循環(huán)其實(shí)由兩大部分共同構(gòu)成：“藍(lán)水”和“綠水”。其中，“藍(lán)水”是指湖泊、河流以及含水層中的液態(tài)水，“綠水”則指儲(chǔ)存在土壤和植物中的水分。過(guò)去，人們往往只關(guān)注到藍(lán)水在水循環(huán)中的重要性，卻忽略了綠水的作用。綠水通過(guò)植物的蒸騰作用返回到大氣中，并參與雨雪的形成。陸地上近一半的降雨都來(lái)自綠水的供應(yīng)。

水循環(huán)的穩(wěn)定性對(duì)于維持氣候變化和支持碳匯植被至關(guān)重要。碳匯植被，如森林和濕地，能夠吸收和儲(chǔ)存大量的二氧化碳，從而幫助減緩全球變暖。然而，當(dāng)前的濕地破壞和森林砍伐行為正在削弱這些自然碳匯的能力，導(dǎo)致更多的溫室氣體留在大氣中，加劇了全球變暖的趨勢(shì)。

隨著全球變暖的加劇，高溫天氣變得更加頻繁和極端，這不僅加速了水分的蒸發(fā)，還增加了干旱的發(fā)生頻率。干旱條件下，植被更加脆弱，更容易受到火災(zāi)的威脅。因此，高溫和干旱共同作用，提高了火災(zāi)爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，這不僅破壞了植被，還進(jìn)一步減少了碳匯的能力，形成了一個(gè)惡性循環(huán)。

報(bào)告表示，全球近30億人口和一半以上糧食都位于干旱地區(qū)或水資源總量不穩(wěn)定地區(qū)。水危機(jī)恐怕會(huì)讓全球一半以上糧食生產(chǎn)面臨風(fēng)險(xiǎn)。到2050年，在水平衡被打破的影響下，各國(guó)GDP平均可能下降8%，低收入國(guó)家的損失甚至可能高達(dá)15%。

參考文獻(xiàn)

[1]https://www.nature.com/articles/d41586-024-03219-2

[2]https://phys.org/news/2024-10-geomagnetic-storm-earth-space-scientist.html

[3]https://science.nasa.gov/science-research/heliophysics/nasa-noaa-sun-reaches-maximum-phase-in-11-year-solar-cycle/

[4]https://phys.org/news/2024-10-reoxygenating-oceans-startups-baltic-sea.html

[5]https://flexens.com/leading-the-battle-against-anoxia-in-the-baltic-sea-the-boxhy-project/

[6]https://www.euronews.com/green/2024/10/14/solar-panels-could-be-installed-in-the-spaces-between-railway-tracks-in-world-first

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/10/532156.shtm

作者：小小澤

編輯：黃線狹鱈