明尼苏达州马塞尔（Marcell）实验森林偏远地区的一个巨型露天室门上方悬挂着一个标志，这解释了为什么来自世界各地的许多科学家都在努力工作以获取这块北方林地的一部分。标志上写道：“欢迎来到未来”，这实际上就是研究人员在马塞尔进行研究时所得到的。
该实验是美国森林服务局与能源部橡树岭国家实验室之间的合作，设有10个开放式玻璃室。每个都高30英尺，直径为40英尺，通过控制温度和二氧化碳水平设计，以模仿各种全球变暖方案下北方泥炭地会发生什么。它们的范围从没有变化到4度F到7度F到7度F，甚至令人恐惧的12度F及更高。
Marcell实验森林成立于1962年，旨在调查北美森林的生态和水文学，该森林在北美从美国北部的苏必欧湖地区延伸到加拿大北部和阿拉斯加。北方林地是世界上最大的森林系统，拥有丰富的碳含量丰富的泥炭地 - 还涵盖了斯堪的纳维亚半岛和俄罗斯的大部分地区。
在过去的几十年中，马塞尔的研究重点已转移到全球变暖对北方森林的影响，现在正在进行50多次实验。该地点只是科学家数十年来一直在研究北方气候变化的众多长期研究地点之一。在大湖地区，坦纳纳平地的多永冻土地区和阿拉斯加中部的Bonanza Creek实验森林以及加拿大西北地区的Scotty Creek Lowlands的研究都在追踪北美北美生态系统的转变。在整个地区，泥炭地正在干燥，较热，更干燥的条件正在导致野火稳定增加 - 所有这些都加速了永久冻结融化。
科学家在Marcell实验森林的测试室中监视条件。橡树岭国家实验室 /美国能源部
2016年，科学家首先开始将热量和二氧化碳泵入马塞尔森林的房间，以了解这些和其他泥炭地如何应对气候变暖。美国森林服务科学家兰迪·科尔卡（Randy Kolka）五年；橡树岭的生态系统科学家保罗·汉森（Paul Hanson）；他们的同事们已经看到了重大变化，温暖的地块迅速使从碳蓄能器到碳发射器的过渡。
马塞尔森林的泥炭储存的碳是美国东部的森林的15倍。但是最近的研究，科尔卡，汉森和其他合作者描述了钱伯斯如何失去4.5至18倍的碳，比历史的积累速度快。干燥或退化时，吸收水分的泥炭崩溃，失去了储存碳的能力。
当科尔卡以最快的速度加热的室内沼泽引导我，他指出了与变暖有关的变化。塔玛拉克和云杉树是褐变。热爱水分的灌木是如此密集，以至于我们几乎看不到沼泽地板上的泥炭植物。他说，这些和其他苔藓是泥炭的基础，不会持续下去。
泥炭是部分腐烂的植被，可在寒冷，水含氧，氧气含氧的沼泽和北方卵子中积聚。随着温度的温暖，泥炭在南部干燥，北部融化，树木溺水，河流和湖泊在褐变，呈固体有机碳，溶解在水中。这导致大量碳释放到河流，湖泊和大气中。
一位研究人员说：“明尼苏达州的北方北部将看起来更像堪萨斯州的几十年。”
鉴于Peatlands商店的商店是世界上所有森林的两倍，因此气候科学家正在密切关注这些变化。除了减轻洪水，过滤水，放慢或停止野火，泥炭繁重的北方生态系统还提供筑巢地点1至30亿只鸟从远至阿根廷向北的旅程。
“明尼苏达州的北方北部将看起来像堪萨斯州在未来几十年看起来像碳排放量一样，”明尼苏达大学森林生态中心，他一直在跟踪明尼苏达州北部的边界水域独木舟荒野的变化已有30多年了：“堪萨斯州没有错，但是我们在明尼苏达州不需要另一个。我们在明尼苏达州只有三个生物群落 - 北方，温带和草原。失去北方将是巨大的损失。”
对于弗雷希（Frelich）来说，正是他北方地区的树木表现出最大的变化。他看到越来越多的红松树上有褐变冠，黑云杉和香脂未能再生，以及枫树和橡树等温带物种以及草原北部。在一个最近的研究，他和其他科学家预测，到本世纪末，明尼苏达州的大多数北方森林都将消失，并且在加拿大南部的180至300英里的北方森林也将丢失。
许多科学家认为，南部北方的转变将在某种程度上被树木的北向迁移，例如黑白云杉，洛奇波尔松，阿斯彭和桦木。最近的一项研究表明这已经发生了。大气中二氧化碳的增加也可能加快远北的树木生长。
但是，随着西方北极的变暖比世界其他地区快两到三倍，科学家说，北极气候变化对北极气候变化的破坏性影响预计将远远超过任何好处。
加拿大森林服务研究科学家丹·汤普森（Dan Thompson）在伍德布法罗国家公园（Wood Buffalo National Park）调查火灾损失。艾伦·惠特曼 /加拿大森林服务 /加拿大自然资源
在Bonanza Creek长期生态研究（LTER）网站自1987年以来，科学家就在阿拉斯加的费尔班克斯附近，一直在努力更好地了解使北方弹性的数千年来的机制，现在使它变得非常容易受到前所未有的变暖。关键发现之一是，频繁的火灾偏爱宽阔的落叶树的再生，例如阿斯彭和桦木，而不是针叶树。夏季大火燃烧了土壤的深层有机层，该层暴露于下面的矿物土壤，帮助硬木的扩展并减少多年冻土的绝缘层。
虽然阿斯彭和桦木确实储存的碳多于针叶树，但增加的变暖可能意味着北部北方北部的命运与南部的广阔摊位相同，由于干旱而死亡。
“这就像一场纸牌游戏，” Bonanza Creek的研究人员之一吉尔·约翰斯通（Jill Johnstone）说北部植物生态实验室在育空地区。“大火过后，甲板上有一阵洗牌。在北方地区，与亚马逊相比，生态系统的树木和植物物种很少，只有一定数量的方法可以玩游戏。土壤酸度，降水，热和多年冻土等控制力有助于确定哪些植物和树木最成功。气候变化也比以往任何时候都要多。”
一最近的研究发现黑云杉（一种基石北方物种）在38％的火灾研究地点的再生能力下降，并且在18％的地点处完全失败。
北方野火的数量，程度和严重程度的增长正在加速已经进行得很顺利的永久冻土。这种融化是在阿拉斯加向东的森林中连根拔起并淹没了广阔的森林，进入了育空地区和西北地区。
阿拉斯加塔纳纳平地的“溺水”北方森林。托雷·乔根森（Torre Jorgenson）
当托雷·乔根森（Torre Jorgenson美国陆军冷区研究与工程实验室，气候变化不是主要问题。然而，现在，乔根森和其他人对迅速的变化感到惊讶，尤其是洪水“溺水”的北方森林。
“ 11月，我在费尔班克斯郊外的其中一座淹没的森林中溜冰，”前任总统乔根森说。美国永久冻土协会。“至少可以说，看到这些枯树的树干仍然被冰冻在冰上很奇怪。会变得更糟。我们预测，到世纪末，我们将再损失36％的永久冻土，而[北方]低地的树木将剩下的树木很少。”
干扰对北方来说并不是什么新鲜事物。这就是使它具有弹性的原因。在过去的12500年中，融化冰川和积雪的洪水从水生植物到苔藓和灌木丛过渡了这个冰冷的世界。然后，随着水位的降低，土地排干和干燥，黑云杉和阿斯彭等树木在泥炭层厚的顶部生长。
但是，正如北极海洋中广泛的夏季冰融化所导致的冬季冰形成大大降低一样，北方的温暖冬季不再允许地面重新冻结并阻止多年冻土的损失。塔纳纳平底鞋的水灯正呈指数膨胀。根据最近的研究乔根森（Jorgensen）和他的同事们，从1949年到2018年，塔纳纳（Tanana）的三个大费用增加了26％。
“我们所看到的，也许比世界上任何其他地方都更清楚，是快速运动发生的生态系统变化。”
对于依靠依靠钓鱼，狩猎和诱捕谋生的土著人民来说，骗子和麦肯齐山谷的类似洪水泛滥成灾。根据土地和资源经理Dieter Cazon的说法，“驼鹿和驯鹿正在搬到更干燥的地方。”利尔迪库第一民族。“海狸和马斯克拉斯正在消失，很难从一个土地上有这么多水到达另一个地方。我们也看到河岸崩溃了。”
威廉·昆顿（William Quinton）是一名滑铁卢大学水文学家，自1999年以来一直在该地区学习多年冻土。斯科蒂溪研究站在加拿大西北地区，昆顿和他的同事与利尔迪·库（Liildii kue）携手合作，吸引了人们，他们的传统生态知识正在增强地面上的科学。他们对过去的长期记忆以及对鱼类和野生动植物如何应对气候变化的了解，使昆顿和他的同事正在收集的数据动画。
昆顿说：“在这个风景中成为一棵树很难成为一棵树。”昆顿说，斯科蒂溪的研究站位于北方森林的59平方英里的中间，北方森林中有高度浓度的湿地。“洪水泛滥，我们不得不两次移动大本营。有些树木悬挂在上面，坐在像救生艇一样行为的鹰嘴豆顶上。但是随着树木的生长，它们的重量崩溃了下面的鹰嘴豆泥。”
根据昆顿的说法，斯科蒂溪的冬季比夏季更快。在1950年代，永久冻土覆盖了该地区近四分之三。这是其中的三分之一。当地的永久冻土斑块的边缘每年逐渐消退一米，留下凹陷，充满了融化的雪和不断扩大的地下水通道。
在加拿大西北地区的Scotty Creek Research Station附近的融化的多年冻土斑块。比尔·昆顿
昆顿说：“我们所看到的，也许比世界上任何其他地方都更清楚的是生态系统变化以快速运动发生。”
与沼泽有关的另一个问题是湖泊，河流和溪流的“褐色化”，在迅速融化的泥炭中溶解在水中。当融化中无机的无机汞将自身固定在碳上时研究数量，微生物可以将其转换为甲基汞的剧毒毒性肌形式。
现在的一个主要问题是，北方泥炭地生态系统中的永久冻土解冻是一种缓慢的现象，它逐渐释放温室气体或即将卸载大量碳储存的“碳炸弹”。无论哪种方式，北方的转变都对气候变化有影响，而且对水质和野生动植物的栖息地以及预计将燃烧更大且以较短的间隔燃烧的野火，所有这些都使北方的再生变得困难。
明尼苏达大学的弗雷希（Frelich）并没有放弃对北方的希望。像Torre Jorgenson一样，他怀疑在冷却器中的某些部分，未开发的高地，与冷湖相邻的地方将幸存下来，就像蒙大拿州Sweetgrass Hills和Saskatchewan的Moose Mountain的北方森林斑块一样。这些北方避难所可以设法控制野火，入侵物种和人类的发展。
弗雷希说：“挑战是确定这些避难所最有可能在哪里。然后，我们可以采取保护措施来保护它们。除了减少碳排放外，这是我们的最大希望。森林很快死亡，但是树木需要很长时间才能成长。”
