永久冻土和野火碳排放表明需采取额外行动以维持《巴黎协定》温控目标可及性

为何冻结的土地关乎我们的未来

在人类大多数聚居地以北，存在一个巨大的隐藏仓库——长期冻结的地层或永久冻土，里面锁着大量古老的植物残骸。随着北极地区变暖速度远超地球其他区域，这个冰冻库正开始解封，释放出会加剧大气增温的温室气体。本文针对一个具有现实后果的紧迫问题：在计算人类还能排放多少碳以将全球变暖控制在《巴黎协定》1.5 °C 和2 °C 目标范围内时，如果我们恰当地把永久冻土融化和日益剧烈的北方野火纳入考虑，会发生什么？作者的结论令人警醒——我们的剩余碳预算明显小于大多数现有估算所假定的数值。

北极之下的隐性碳库

北部永久冻土区的土壤中储存的碳量大致相当于大气中现有碳的总量，其中大部分存在于冰冻地表上方的几米深处。随着北极变暖——在某些地区当前速率约为每十年0.1 °C（注：文中意指约1 °C/十年）——这些冻结的有机物开始融化。微生物苏醒并开始分解它们，释放二氧化碳和甲烷。先前的全球气候模型大多将此过程表示为季节性融层自上而下逐渐加深的缓慢过程，作者称之为“渐进融化”。这些模型已经预测本世纪永久冻土会释放大量温室气体，但它们遗漏了一些地面崩塌的最剧烈方式。

突然崩塌与蔓延之火

有两种重要过程在全球评估中基本被忽视。其一是“突发融化”，即富冰地层不均匀坍塌，形成滑坡、陷穴以及新的湖泊和湿地，这些过程可迅速暴露并分解大量此前冻结的碳，且常在积水条件下进行，有利于甲烷生成。其二是野火。近年来，北方的针叶林和苔原由更长的火季、更多雷击以及更暖更干的条件驱动，出现了更频繁、更深燃的火情。这些火不仅烧毁树木；在北方地区，火还会燃尽厚层的有机土壤和根系，直接释放地下碳，并促使地面更快、更深地融化，从而形成新的热解地貌（thermokarst）。

构建更完整的气候计算器

为了解这些被忽视的过程对全球气候预算的含义，研究者扩展了一个名为 OSCAR 的紧凑型地球系统模型。原模型已基于四个详细的陆面模型模拟了渐进融化。研究团队新增了三部分：一个基于既有研究、用于描述热解地貌随升温扩展的突发融化模块；一个利用北方火区燃烧面积和土壤碳损失数据的地下燃烧（below-ground combustion）模块；以及一个火后融化模块，用以捕捉火烧如何加深季节性融层并可能触发短期和长期的额外融化。随后他们用一系列未来社会经济与排放情景驱动该增强模型，探讨永久冻土与火灾排放在21世纪如何演变。

释放了多少额外的增温“燃料”

当模型仅包含渐进融化时，预测的2025至2100年永久冻土排放范围约为108至2350亿吨二氧化碳当量，具体取决于全球减排力度。加入突发融化和与火相关的过程后，总排放上升到约387至6240亿吨——相比仅考虑渐进融化增加了约166%至258%。在更短时间尺度上（至本世纪中叶），这些被低估的过程仍占排放的大头。突发融化对甲烷尤其重要，而突发融化与火灾在长期碳释放上的总体贡献相近。就气候反馈而言，与仅有渐进融化相比，永久冻土与野火过程的结合大致使每摄氏度升温对应释放的碳量增加了三倍。

这对气候目标意味着什么

对政策最具相关性的一项结果是世界剩余碳预算——即从2025年起，人类可从化石燃料和土地利用中排放的仍可接受的二氧化碳总量，以在所选目标下保持有合理机会不超温。当把所有融化与火灾过程都纳入时，从2025年算起的剩余预算对1.5 °C 限值减少了约124±620亿吨二氧化碳，对2 °C 则减少了约258±960亿吨二氧化碳。与完全忽视永久冻土的模型相比，分别约减少了四分之一和六分之一。即便仅在渐进融化基础上再加上当前被低估的过程（突发融化和火灾），也仍会使最新的IPCC与《全球碳预算》估算减少两位数百分比。实际上，这意味着人类排放的“剩余空间”比许多规划所假定的要小。

在不断缩小的安全边际中生活

对非专业读者而言，核心结论是北极的冻结地层和北方野火充当了气候变化的放大器，而当前的政策讨论只部分认识到这一点。即便在人类排放迅速下降的情景中，永久冻土与与火相关的排放仍会持续数十年，并在本世纪中叶后增加，锁定长期增温和一些局部影响，如地面下沉与景观坍塌，这些影响在人类时间尺度上几乎不可逆。研究并不主张《巴黎协定》的目标无法实现，但表明相比那些忽视这些过程的碳预算，达成目标更为艰难。因此，将永久冻土和野火反馈纳入考量，强化了今天更快、更深减排的必要性，同时强调需要为这些不可避免且持久的后果做好规划。

引用: Schädel, C., Gasser, T., Rogers, B.M. et al. Permafrost and wildfire carbon emissions indicate need for additional action to keep Paris Agreement temperature goals within reach. Commun Earth Environ 7, 306 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03189-5

关键词: 永久冻土融化, 北极变暖, 野火排放, 碳预算, 《巴黎协定》