呼啦呼啦河在北极国家野生动物保护区。

呼啦呼啦河在北极国家野生动物保护区。丹尼尔Brigida走/Flickr

分析

为什么开采北极保护区会释放双倍剂量的碳

在关于北极国家野生动物保护区(Arctic National Wildlife Refuge)钻探的新一轮辩论中,石油开发的一个令人不安的影响被忽视了:扰乱驯鹿每年的迁徙将对土壤产生深远的影响,并向大气中释放更多的温室气体。

在你看到它们之前,你就能听到它们的声音。它就像一种低沉而有节奏的歌唱。野生生物学家Karsten Heuer在他的书中描述了这一点被驯鹿指弹。这是15万或更多的豪猪驯鹿群成员在接近他们大约1500英里的长途跋涉的终点时共同发出的声音,这是世界上有记录以来最长的陆地哺乳动物迁徙。

至少在过去的23000年里,每年春天,这群鹿群的成员,分散在加拿大育空地区广阔的越冬地,就像水流沿着分支支流流向一个汇合点一样聚集在一起。这个汇合处是一片150万英亩的沼泽海岸苔原平原,坐落在阿拉斯加布鲁克斯山脉北坡和波弗特海之间。北美驯鹿把这里当作夏季产犊和觅食的地方。我们把它称为更大的1920万英亩的北极国家野生动物保护区(ANWR)中的第1002区。

上个月,在上任的最后一天,特朗普政府宣布,已经拍卖了1002区(Area 1002)的九份石油和天然气开发租约,使围绕这片沿海平原未来的数十年争论达到了尾声。第二天,新就职的拜登总统宣布暂停在该保护区的所有石油和天然气租赁,质疑租赁的合法性,并指出缺乏对这片荒野环境影响的必要审查。

在它的表面上,无树的“1002区”苔原,有起伏的山丘,小湖泊和交错的河流,提供了一个惊人的景色。豪猪驯鹿瞄准了这个地方,因为它是广袤而可怕的北极沙漠中的绿洲。在春末和夏末,1002区茂盛地生长着青草、莎草、forbs和灌木,为哺乳期的母驯鹿提供营养。它还提供了躲避捕食者的避难所,这些捕食者更喜欢在布鲁克斯山脉的山坡上栖息,否则,这些捕食者会吃掉成千上万极易受到伤害的新生驯鹿幼崽。

据估计,每平方英尺有10到20磅的碳存在于永久冻土层最上层的10英尺内。

在地表以下,距离其基底4到5英里的地方,是1002地区的另一个显著特征,它的地质历史记载在层层沉积岩中,可以追溯到3亿到4亿年前的泥盆纪。正是在这种地质条件下,以及它与驯鹿的关系中,我们发现了两个碳原子的故事。

碳的一种,锁在地下室地质学、是存款的一部分开始形成于5000万年前的始新世死后从海洋藻类有机质和早期陆生植物和动物是由地球的压力挤压petroleum-carbon形式。这一过程持续了4000万年,形成了一个估计包含43亿到77亿桶可开采石油的储量。

另一种碳,在地表下900到2000英尺厚的沉积物中作为永久冻土层被封存起来,在几万到几十万年前的更新世晚期开始形成,并一直持续到今天。据估计,每平方英尺表面积上有10到20磅的碳就在这一地质层的最上层10英尺内,这相当于永久冻土中所含碳的75%。这种碳沉积是由死的有机物组成的——从根、植物叶子到动物——它们在假死状态下冻结存在。这是因为在一年中的大部分时间里,冻土几乎不允许微生物分解。而驯鹿,作为更新世的遗迹,可能有助于确保由于他们的放牧,永久冻土层中的碳保持锁定。

在北极保护区海岸平原上迁徙的驯鹿。

在北极保护区海岸平原上迁徙的驯鹿。加里Braasch /国家野生动物联盟

一旦小牛能够跟上妈妈每天10到12英里的运动量,驯鹿在生下孩子后的几周内就开始在1002区四处游荡。从6月中旬到8月初,它们在夏季广泛放牧。目前的评估显示,这个夏天的放牧提供了营养,这对维持健康和豪猪驯鹿群的长期生存至关重要。然而,这些评估没有考虑到的是,这种放牧可能如何维持永久冻土-碳的长期存在。

在北极其他地区进行的新研究越来越多地表明,驯鹿放牧可能有一种反馈效应,使永久冻土变冷。在植物群落中,北美驯鹿有选择地偏爱草类、莎草类和forbs类的全年优势,而不是灌木类。没有了驯鹿的放牧,高大的灌木就会开始主宰这片土地。较高的灌木会从积雪上生长起来,通过改变地表反照率,使冻土带更有利于吸收而不是反射太阳热量,从而导致更早的融雪和夏季永久冻土融化。冻土的融化反过来又使微生物对有机物的分解重新活跃起来。

如果不是自1987年以来,各种利益集团都在寻求授权,以开采1002区下方的所有石油碳储量,这导致特朗普政府上个月出售了石油和天然气租约这引起了人们对许多在夏季依赖于1002地区的野生动物物种的命运的关注,以及对影响世界上最大的不受约束的荒野地区的伦理问题的关注。

特别值得关注的是,据评估,豪猪驯鹿的种群规模将会崩溃。驯鹿对与石油和天然气勘探和开采相关的活动和基础设施高度敏感。环保组织担心,这样的活动可能会迫使北美驯鹿完全离开“1002”区,从而导致它们无法获得关键的营养,从而导致种群崩溃。而支持开采的人则反驳说,开采石油可以使驯鹿数量减少的风险降到最低。

关键问题是驯鹿的活动以及由于解冻而面临解冻风险的土壤会发生什么。

但辩论双方都忽视了重要的一点。即使北美驯鹿的数量能够维持下去,最突出的问题是北美驯鹿在整个1002地区的夏季活动以及由于永久冻土融化而有释放风险的近地表土壤碳最终会发生什么。

通常,在加气土壤中,微生物分解会向大气中释放二氧化碳。如果1002区的情况是这样的话,整个1002区的3米厚的层中包含的300到600亿吨碳的分解会向大气中释放出11到22亿吨二氧化碳。这相当于从1002区地下开采的44亿桶石油被燃烧所释放的二氧化碳的12%到25%。然而,潮湿的沼泽环境,如在1002区发现的,是厌氧的。因此,微生物分解极有可能将碳释放为甲烷。尽管被释放的甲烷的质量是二氧化碳质量的三分之一,并且在大气中停留的时间是二氧化碳的十分之一,但甲烷在20年的时间里的温室气体吸热效应是二氧化碳的85倍。甲烷和二氧化碳在大气中累积的短期气候后果,足以弥补甲烷释放量和二氧化碳在大气中停留时间的减少。

2017年,特朗普政府获得国会授权开放1002区用于石油和天然气开发,并于1月继续进行租约拍卖。但石油公司对投标兴趣不大。原因包括对石油需求低迷的经济担忧和对未来市场的不安;对1002地区实际存在的可提取石油的确切数量不确定;在如此偏远的地方开采石油的高昂成本。石油公司还面临着来自投资者和活动人士的压力,他们担心加剧气候危机是不负责任的行为,也担心对这个标志性地区造成无法弥补的损害会导致负面的公众舆论。

在北极国家野生动物保护区,一只驯鹿正穿过棉花草。

在北极国家野生动物保护区,一只驯鹿正穿过棉花草。丹尼尔Brigida走/Flickr

在没有石油公司竞标的情况下,阿拉斯加的国有经济开发公司填补了这一空缺。美国地质调查局(U.S. Geological Service)的成本效益分析显示,在1002地区开采石油可能是一项有利可图的风险投资,可以通过创造就业机会和税收收入带来好处。阿拉斯加州现在打算在1002地区进行地震勘探,以确定钻井可能有利可图的地点,为将来吸引工业打下基础。

但是,阿拉斯加决定的收益-成本分析没有考虑到碳的社会成本——通常以向大气中排放固定数量的二氧化碳所造成的损害的美元价值来衡量。如果地震活动通过改变驯鹿的运动和放牧而使永久冻土层的碳以甲烷的形式释放出来,那么这种代价可能会加剧。从甲烷释放的角度计算成本,可能会极大地打破经济平衡。在最坏的情况下,由甲烷引起的全球变暖所带来的额外社会成本,在1002区石油开采的预计30年寿命内,可能会使国家从石油活动中获得的大部分税收收入(如果不是全部的话)化为乌有。

目前,考虑到释放到大气中的甲烷的效力和寿命,碳的确切社会成本仍不确定。这是因为环境风险评估并没有评估由于驯鹿的移动,1002区永久冻土的融化会有多广泛,也没有确定10英尺的永久冻土融化层的分解速度。尽管如此,在1002区进行的几十年的初步探索活动至少表明,壮观的荒野景象将在未来几代人的生活中被改变。

除了这些分析之外,最终的问题依然存在:这个在经济上备受质疑的30年冒险项目,是否值得为了满足美国一年的石油需求而对这片荒野造成长期的环境后果?