作者:袁一雪 来源:中国科学报 发布时间:2017/7/14 10:38:35
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两极矿藏 福祸相依

 

■本报记者 袁一雪

地球升温,存在着海平面上升淹没沿海城市的危险。殊不知,除了海拔较低的沿海城市面临着被淹没的风险,整个地球都可能会因为北冰洋浮冰的融化而陷入危险中。而这一危险来自于北极地区丰富的矿产资源。

近日,哥伦比亚大学和麦吉尔大学的科学家在《地球未来》杂志上发表的一项研究显示,自上世纪80年代末以来,北极海冰漂移速度每十年约增加14%。同时,由于气候变化加速北冰洋海冰漂移,原油泄漏等环境污染的传播速度也随之加快。

其实,随着气候变暖使北极通航变得可行,周边国家——美国、加拿大、丹麦、芬兰、冰岛、挪威、俄罗斯和瑞典都在密切关注着该地区尚未开发的自然资源。更重要的是,这些北极周边的国家都深知海冰在石油污染扩散方面所起的作用,所以在2013 年,八国北极理事会同意在治理原油泄漏污染方面展开合作。

两极都拥有丰富矿产

虽然地球的南北极气候不佳,但却都是矿藏丰富的地区。美国和丹麦科学家2009年公布研究成果称,截至2007年,北极圈以北开发了400多个油气田,其中包含400亿桶石油(BBO)、1136万亿立方英尺天然气和80亿桶天然气液体,主要分布在俄罗斯的西西伯利亚盆地和阿拉斯加的北坡。第二年,美国地质调查局发布的评估报告称,北极地区矿藏潜力巨大,可用现有技术开发的石油储量可能高达900亿桶,可供全球使用近3年。

不仅在北极,南极也同样蕴藏着丰富的石油与天然气资源。其中,南极半岛陆架区、别林斯高晋海和阿蒙森海陆架区也是油、气储量较为丰富的地区。石油储存量约500亿~1000亿桶,天然气储量约为30000亿~50000亿立方米。

中国科技大学地球空间科学学院教授谢周清在接受《中国科学报》记者采访时介绍说,目前,北极圈内的未探明天然气储量约占全球未探明储量的三分之一,其中大部分分布在俄罗斯版图内。此外,北极圈内的未探明石油储量可能占全球未探明储量的4%。北极圈内的天然气主要分布在4个区域:喀拉海南部、巴伦支海盆北部、巴伦支海盆南部以及阿拉斯加平台,其中喀拉海南部未探明天然气储量占北极圈整个储量的39%。

甲烷是天然气的主要成分。中国科学技术大学教授孙立广和谢周清团队的研究人员在2010年参与过我国组织的第四次北极科学考察,采用密闭箱法,测定了北冰洋中心海域(大约北纬87度)的甲烷通量。

调查结果显示,在该海域的海冰被打破之后,甲烷呈现出明显的排放趋势,冰下海水每天每平方米大约平均排放0.56毫克甲烷,比东西伯利亚北冰洋大陆架还高2~4倍,远高于太平洋和大西洋等海域的海水甲烷排放通量,该项研究成果发表在《大气环境》上。“这表明,北冰洋中心海域的冰下海水中储存着大量的甲烷气体。”谢周清说。

是福是祸?

虽然蕴藏巨量甲烷,可因为海冰的存在,阻碍其排放到空气中。这一点在孙立广与谢周清的团队科考过程中也得到了证实。他们的团队在海冰表面观测到了负的甲烷通量。“我们发现海冰表面存在吸收和消耗甲烷的过程,海冰中可能存在能够消耗甲烷的甲烷氧化菌。”谢周清解释说。

另外,在海冰表面甲烷可以被光化学氧化消耗,这意味着,北冰洋海冰的消融将会导致大气中甲烷浓度增大。

在2012年的中国第五次北极考察期间,他们的团队再次派出研究人员跟随着雪龙船穿越北冰洋中心海区。“我们进一步采集了大气甲烷气体,分析其中的碳同位素特征,发现碳同位素与生物成因来源相似,表明已经有生物作用产生的甲烷气体从冰下海水逃逸到大气中。”谢周清介绍道。这一结果发表在《科学报告》上。

与此同时,美国哈佛大学等组成的联合团队在《自然—地球科学》的研究报道,通过飞机航测,他们发现在北冰洋一些冰间湖上方大气甲烷浓度相对较大,并估算出这些海区的排放通量高达每天每平方米2毫克,比谢周清等人观测的结果还要大3倍。“这意味着包括目前已知的北冰洋大陆架,整个北冰洋都是甲烷的源,如果海冰消融,由于冰下海水甲烷过饱和,将释放到大气中。对于海洋排放的甲烷,当前估算的是每年大约500万~1000万吨,大约占全球排放的0.8%~1.7%,但是,由于北冰洋的潜在排放通量远高于其他海区,在估算中没有考虑这一因素,这一潜在来源需要引起重视。”谢周清补充道。

与北极相比,南极不同区域的海冰变化不同,比如在南极半岛海冰出现减少,但是在罗斯海地区海冰却增加,相关研究较少。

控制还在人为

由世界气象组织(WMO)和联合国环境规划署(UNEP)建立的政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告指出,1979年以来,北极海冰范围每十年缩小3.5%~4.1%,夏季缩小最为明显,能达到每十年缩小9.4%~13.6%。同时,报告预测,2050年北极将会出现夏季无冰的现象。“这将加速北冰洋包括大陆架和中心海域的甲烷通过海气交换作用释放到大气中,由于甲烷是重要的温室气体,其对全球气候变化的影响应予以重视。”谢周清再次提醒。

而且,根据德国、美国和英国的研究人员在《科学》上发表的最新研究表明,每排放1吨二氧化碳,北冰洋9月份海冰范围将持续减少大约3立方米,按此估算,北冰洋9月份的海冰完全消失只需要再增加排放大约1000Gt(1Gt=109吨)二氧化碳。按目前每年排放35Gt计算,不超过30年北冰洋海冰将彻底消融,这个估算比IPCC第五次评估报告时间还要提前些。

只是,目前没有单独针对海冰的保护性条约,但是有保护南极生态环境和资源的《南极条约》,以及管理北冰洋活动的国际条约,如《联合国海洋法公约》。“如果按照气候变化巴黎协定,努力把升温控制在1.5摄氏度之内,那么需要对二氧化碳进行减排,北极的海冰有望长期存在。”谢周清补充道。


 

 

 

《中国科学报》 (2017-07-14 第4版 自然)
 
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