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）太陽活動進(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）在鐵軌上鋪太陽能板？還拿火車來鋪？
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 ， 是因為此時正值當(dāng)?shù)叵募荆m宜植物生長 。一般情況下，植物生長時會吸收大量的紅光，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)動力是氣候變化 。1950年以來，南極半島的氣溫已經(jīng)上升了3℃左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地球大部分地區(qū) 。植被的擴(kuò)張可能會改變當(dāng)?shù)氐耐寥罓顩r，讓土壤更有利于其他生物的生長 。不過，當(dāng)?shù)氐纳镌缫蚜?xí)慣過去極端嚴(yán)寒的條件，它們得被迫重新適應(yīng)新的環(huán)境了 。
太陽活動進(jìn)入極大期
10月10日至12日，北半球多地又迎來了絢麗多彩的極光秀 。10月12日，美國國家航空航天局（NASA）、美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）以及國際太陽周期預(yù)測小組（SCPP）的代表宣布，太陽活動正式進(jìn)入了有記錄以來的第25個極大期，這個現(xiàn)象可能會持續(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)會一飽眼福 。


10月10日 ， 蓋茨黑德（Gateshead）——英國東北部城市迎來極光 |Lee Smith/REUTERS
地磁風(fēng)暴的產(chǎn)生與太陽活動日益劇烈有關(guān) 。太陽活動的過程中會釋放大量能量，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，在地球磁場和大氣層的保護(hù)下 ， 大部分帶電粒子流和輻射都無法到達(dá)地球表面 。然而，當(dāng)太陽活動增強(qiáng)時，地球的保護(hù)便逐漸失效，太陽活動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)容易對無線電通信和GPS信號帶來干擾，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載而停電 。但總體而言，地磁風(fēng)暴并不會給人們的生活帶來較大影響 。
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，海水的富營養(yǎng)化讓藻類過度繁殖，消耗海水中溶解的氧氣，這讓海洋脫氧的問題越發(fā)嚴(yán)重 。


波羅的海由于海藻過多被消耗了大量氧氣 | phys.org
為解決當(dāng)?shù)睾Ｑ竺撗醯膯栴}，瑞典斯德哥爾摩大學(xué)（Stockholm University）、法國公司Lhyfe以及芬蘭公司Flexens的研究人員開展了一項名為“BOxHy”的合作項目，通過海上生產(chǎn)氫氣來讓波羅的海重新充滿氧氣 。
這個項目初步的設(shè)想在海洋上搭建海上平臺，建立綠色制氫裝置 。在電解海水制成氫氣的同時，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)用在許多場景，生成的氧氣則注入海洋中，解決海洋脫氧的問題 。


Lhyfe公司預(yù)計波羅的海需要約30個海上平臺來進(jìn)行氧氣回注 | phys.org
在項目中，大家各盡其能 。斯德哥爾摩大學(xué)提供專業(yè)實驗室，在研究領(lǐng)域探究海洋營養(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)電場的建設(shè)；法國公司Lhyfe則負(fù)責(zé)海上制氫平臺的裝置研發(fā)與建設(shè) 。
目前 ， 芬蘭公司已經(jīng)規(guī)劃出三個潛在氧氣回注區(qū)域，并設(shè)計了海上風(fēng)電場的規(guī)模；法國公司則在法國試運行了世界上第一個海上綠色氫生產(chǎn)設(shè)施 。不過 ， 現(xiàn)有裝置產(chǎn)生的氧氣都直接釋放到了大氣里 。在未來的實際建設(shè)中，這些氧氣會被注入水中 。
BOxHy項目計劃在2025年運行一個試點項目，對氧氣回注的方式、速度以及后續(xù)生態(tài)影響進(jìn)行深入研究 。
在鐵軌上鋪太陽能板？
來鋪設(shè)一條“太陽能”鐵路！瑞士初創(chuàng)企業(yè)Sun-Ways設(shè)計了可拆卸太陽能電池板 ， 并將其安裝到鐵軌之間，讓鐵路在保證其交通運輸功能的同時 ， 還能進(jìn)行太陽能發(fā)電 。


光伏電池板安裝示意圖 | Sun-Ways
作為新型的太陽能電池板，它的安裝過程也是特別 。太陽能電池板的安裝將由專門設(shè)計的火車來實現(xiàn) 。火車在鐵軌上行駛的同時 ， 底部裝載的光伏電池板便逐漸展開，裝填到兩道鐵軌之間 。固定好的電池板將利用陽光進(jìn)行發(fā)電 ， 最終傳輸?shù)诫娋W(wǎng)中為家庭供電 。列車設(shè)計公司Scheuchzer表示，列車每天能夠安裝約1000平方米的太陽能電池板 。
對Sun-Ways來說，他們希望太陽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，若是全部鋪上太陽能電池板，其發(fā)電面積將約等于760個足球場大小 ， 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、羅馬尼亞等國家商談類似的項目建設(shè) 。
不過，這樣的電池板也有潛在的問題等待解決 。變幻莫測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 。另一個問題是，太陽能電池板的反光可能干擾火車司機(jī)駕駛 。團(tuán)隊還需要考慮如何降低反光帶來的駕駛風(fēng)險 。
全球水循環(huán)首次失衡
根據(jù)全球水經(jīng)濟(jì)委員會（GCEW）新發(fā)布的一項報告，人類有史以來首次打破了全球水循環(huán)的平衡 。
【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】


全球水循環(huán)中“綠水”和“藍(lán)水”都有參與 | GCEW
報告指出，全球水循環(huán)其實由兩大部分共同構(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”則指儲存在土壤和植物中的水分 。過去，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自綠水的供應(yīng) 。
水循環(huán)的穩(wěn)定性對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 。
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，這不僅破壞了植被，還進(jìn)一步減少了碳匯的能力，形成了一個惡性循環(huán) 。
報告表示，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)恐怕會讓全球一半以上糧食生產(chǎn)面臨風(fēng)險 。到2050年，在水平衡被打破的影響下 ， 各國GDP平均可能下降8%，低收入國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

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