凍土融化本會釋放大量碳，中國科學家卻發現：有一部分被石頭“吃掉”了

凍土融化，是氣候變化的惡果之一。之前，科學家們普遍認為，多年凍土融化，會釋放大量古老有機碳，并經由河流向大氣排放二氧化碳，從而進一步加劇全球變暖。如此循環，就像一顆隨時會被引爆的炸彈。

但最近，中國科學家在青藏高原的一項發現，給這件事帶來了反轉：凍土融化后，暴露出的巖石自然風化，會吸收部分二氧化碳，形成一個天然“碳儲存庫”。這一發現顛覆了以往認知。相關成果發表在 2026 年6 月的《自然》雜志。

巖石風化過程會吸收二氧化碳。

愈演愈烈的凍土融化

在地球上，凍土主要分布在高緯度、高海拔地區。多年凍土，就是地表往下、至少連續兩年溫度都維持在零度以下的土層。它覆蓋了北半球約四分之一的陸地面積，總面積約 2280 萬平方公里。

在這片冰凍的“碳倉庫”里，儲存的有機碳量高達 1460 至 1600PgC（1PgC指10 億噸碳），折合5.35 至 5.87萬億噸二氧化碳，相當于今天地球上所有森林碳儲量的兩倍左右，是 2026 年全球化石燃料燃燒與工業過程碳排放總量的約 15 倍。

而氣候變暖，正在讓這個冰凍的“碳倉庫”融化得越來越快。在過去 30 年里，北極地區凍土層溫度上升了 0.3 至 0.5°C，有些地方化凍深度每年還在增加約 0.5 厘米。

聯合國氣候變化專門委員會（IPCC）估計，到本世紀末，全球約 70% 的近地表多年凍土可能消失。我國的青藏高原作為全球中低緯度地區最大的多年凍土分布區，其中約106 萬平方公里的凍土同樣面臨嚴重的退化威脅。

大量凍土一旦融化，其中埋藏的巨量有機碳將被微生物分解，以二氧化碳和甲烷的形式釋放到空氣中。而甲烷的溫室效應強度，是二氧化碳的約28 倍。這些溫室氣體，會進一步加劇變暖，導致更多凍土融化，形成一個越暖越化、越化越暖的死循環。

凍土融化，是學界長期擔憂的“碳定時炸彈”

依此趨勢，如果人類繼續維持高排放，到 2100 年，凍土區可能額外釋放 120 至 520 億噸碳，帶來 0.02 至 0.11°C 的額外升溫。

被忽略的天然碳匯

在對凍土釋碳進行的研究中，北京師范大學夏星輝教授團隊和中科院青藏高原所丁金枝研究員團隊，在青藏高原的河流里測出了一組對不上的數據。

他們在多年凍土區約78 萬平方公里的范圍內，選了 8 條主要河流、50個河段，從海拔 1600 多米的河谷到接近 4800 米的高寒地帶，開展了系統調查。原本的任務不算復雜：算算這些河流到底向大氣排出了多少二氧化碳。

可結果一出來，把大家都看呆了：實際測到的碳排放量，居然遠遠低于理論上凍土融化釋放有機碳應該轉化出的二氧化碳量——有的河段甚至少了超過一半。

為了找到這些“失蹤”的碳，研究團隊分析了河水里的碳同位素和離子成分，再結合其他水化學指標，最終發現了一個此前被忽略的隱藏碳匯，那就是巖石風化。

理論并不新鮮：凍土融化后，地表會變得松散，水流侵蝕隨之加劇，就會把原本深埋的、新鮮的巖石碎片帶到水中；與此同時，水體中有各種來源（生物呼吸、有機物分解、大氣溶解等）的二氧化碳；這些巖石，暴露在含二氧化碳的水里，就會發生化學反應，把水里的二氧化碳轉化成溶解態的無機碳（主要是碳酸氫根離子）。然后，這些無機碳被河水一路帶向海洋，最后沉淀在海底，形成石灰巖、方解石等碳酸鹽礦物。

整個過程，相當于把碳從大氣里轉移到了石頭里，而且一存就是成千上萬年。

巖石風化，將水體中的二氧化碳轉化為溶解無機碳。

更有趣的是，這種補償效應的強弱，和凍土退化的程度呈正相關。在比較完整的連續多年凍土區，巖石風化只能抵消約15% 的碳排放；到了退化更明顯的不連續多年凍土區，比例一下攀升到35% 到 77%；而在退化最徹底的島狀凍土區，也就是大片凍土已縮成零星孤島的地方，巖石風化的吸碳量甚至蓋過了釋放量，整個系統從“碳源”變成了凈碳匯。

這種“退化越嚴重，吸碳越強”的規律，如此明顯。但以前為什么沒人注意到呢？

原來，過去研究凍土碳循環的人，大多盯著微生物和植物這些生物過程，而巖石風化屬于地質過程，兩個學科在研究方法和時間尺度上差異巨大。此前幾乎沒有人將生物碳循環與地質碳循環結合在一起考慮。

正如丁金枝研究員在接受中新網采訪時所說，現在主流的全球氣候模型，基本都沒有把巖石風化這種地質過程的動態變化算進去。

氣候變暖的“救星”？

既然如此，巖石風化過程能吸碳，那它能幫我們遏制氣候變暖嗎？

很遺憾，答案是作用有限。全球每年通過碳酸鹽巖和硅酸鹽巖風化固定的碳，大概在2.3 億到 3 億噸碳之間。而人類活動每年往大氣里排放的碳大約是 100 億噸量級，風化的吸碳量，滿打滿算也就相當于人為排放的 3% 左右。可以看出，巖石風化的碳吸收能力遠不足以抵消人為排放。它的量級很小，扭轉不了地球正在變暖的趨勢。

而且，并非所有的巖石風化過程都能吸碳。在某些富含硫化物的巖石區，比如黃鐵礦多的流域，風化過程中會產生硫酸，而硫酸去溶解碳酸鹽巖的時候，非但不消耗二氧化碳，反而會把巖石里封存的碳給“頂”出來。研究顯示，在青藏高原的一些特定區域，這種反向效應甚至能把硅酸鹽巖風化碳匯抵消掉將近六成。因此，不能簡單將整個凍土區歸為“碳匯”或“碳源”，必須根據巖性分區評估。

在硫化物富集區，巖石風化反而會成為新的碳排放源。圖為黃鐵礦巖

但這個研究，有它的獨特價值。首先，它揭示的固碳機制，不受生態系統“飽和”限制。森林會老化，土壤固碳會飽和，但巖石風化已默默運轉了上億年，是地球在地質時間尺度上的“保底碳匯”。此外，它提醒我們，地球碳循環的復雜性遠超預期，我們對凍土區的碳評估還不夠全面，需要將地質過程也納入模型，才能更準確地預測未來氣候走向。

而對我們來說，最重要的一點，是要認識到：應對氣候變化，不能只寄希望于地球自身的“修復功能”。

聯合國 2026 年 6月發布史上最嚴峻的紅色預警，世界氣象組織報告顯示，地球能量平衡已被徹底打破——全球海洋溫度屢創紀錄。海洋吸收了人類百余年排放所產生熱量的 90%以上，即便今天停止一切碳排放，熱慣性仍將令海洋升溫持續數年甚至上千年。

我們尚未完全理解地球碳循環的全部復雜性，但我們已理解得足夠多——多到知道必須立即采取行動。減少碳排已是刻不容緩。

策劃制作

作者丨山克強 高級工程師

審核丨肖龍 中國地質大學（武漢） 教授

策劃丨江帆 高佩雯