如果北极圈能生长更多的植物，相信没有人会觉得是一件可喜的事情。这直接证明了全球变暖愈演愈烈，使得北极圈不再贫瘠，给了当地动植物一个“温暖”的家。但如果我告诉你，现在北极圈的植物正在快速枯萎，你的第一反应可能是这是个好消息。似乎气温下降，生长环境极端。但事实是这样吗？
破解迷思：植物在北极圈的存在
其实一直以来，北极圈内有少数植物，包括常见的杜鹃花科和十字花科，一般在当地夏季生长开花，但大部分只是很低矮的灌木、地衣和苔藓，正常的树木很难生长。对于学术界经常讨论的北极绿化和北极褐化，我们计算它们的生长速度、覆盖率和生理周期的长短，从而研究对地球的影响。
简单来说，北极圈内的绿化是指植被的不断增加，而褐变则是植物枯萎或死亡的标志。科学家将通过每年的卫星图像计算出北极圈的NDVI(归一化差异植被指数)，即归一化差异植被指数，其中红光和近红外光的反射显示了植物生长、生态系统的活力和生产力等信息。
叶绿素会反射很多近红外光，吸收很多红色光谱区的太阳光。因此，NDVI值越高，该区域反射红外光的能力越强，该区域的植物生长也越健康茂盛。相反，如果植物的植被叶子变成红色、黄色和棕色，NDVI的值就会降低。从下图中，我们可以清楚地看到，北极苔原的大部分地区是绿化的，而格陵兰岛、阿拉斯加和俄罗斯的苔原则是棕色的。只有格陵兰岛还是纯白的，也就是终年冰川，其他地方都沦陷了。
北极苔原的植被变化。图/以上NOAA
棕化与极端天气的关係
的数据是每年夏天得到的，这意味着植物的枯萎比正常周期来得更快，这不是一个好兆头。英国谢菲尔德大学教授加雷思菲尼克斯(Gareth Phoenix)和研究员雷切尔特雷哈恩(Rachael Treharne)指出，由于极端天气的影响，北极圈在隆冬也有一段升温期，这使得植物表面的雪层提前融化并发芽。植物在阳光下暴晒，抗寒能力会大大降低，等到暖风过了，回到寒冬，就会被出其不意地杀死。
另一个原因是极端天气导致的霜冻。由于气温骤降，植物储存的水分会脱水冻结，但土壤仍处于冻结状态，导致它们无法从土壤中补充所需的水分而提早枯萎，形成大面积的褐色现象。
除了北极圈的气候变化，昆虫入侵也加剧了褐变现象。随着冬夏的温暖，食叶昆虫可以繁衍生息，进入北极圈，使得灌木落叶更加严重。一个例子是欧洲北部的O.brumata的爆炸式增长。蛾卵在-30左右会死亡，但近年来，蛾卵能在冬季存活，孵化较早，导致当地白桦林出现大面积落叶，面积近万平方公里，生态系统受到不可逆的干扰。
棕色现象。图//Wikipedia
棕化对大自然及人类的影响
褐变最直接最重要的影响就是加剧全球变暖。随着植物枯萎，它们吸收人类排放的二氧化碳和进行光合作用的能力将“大大降低”，这也将使北极圈更加炎热，使褐变问题更加严重，形成恶性循环。
慈济大学生命科学系助理教授叶露树指出[7]当大气中二氧化碳浓度稳定上升时，寒带森林植物的生长速度会比热带森林高出4倍以上，因此在自然界中，寒带森林植物应该负责在全球暖化下吸收更多的碳。然而，寒地森林出现褐变现象后，光合作用的能力大大降低。
此外，当植被被棕色化的范围减少时，植物失去了阻挡阳光的功能，使冰面更容易蒸发，加速了冰川的融化，带来了更多的极端天气。
根据国家地理杂志[6]的数据，至少在过去的80万年里，大气中的CO2浓度一直在180至290 ppm之间，但在2019年9月，它记录到了412ppm的浓度，并且以每年2ppm的速度增加。这个数据间接证明了自然界的CO2浓度是不均匀的，专家预测未来可能会出现其他问题，包括中纬度地区的干旱。
这些极端天气也给生活在北极圈的人们带来各种社会灾难。在挪威朗伊尔城(Longyearbyen)，由于气温上升，当地因积雪融化降雪量大增，引发多起雪崩报道。雪崩除了摧毁居民楼，还封锁了当地的主干道和天桥，影响了航班起降，严重影响了交通运输业、旅游业和货物进出口。此外，随着降雪量的增加，天线也受到损害，不仅使机场等依赖信号系统的设施停止运转，还会使人们因积雪而无法正常通勤。
自然界的生物链也会受到褐变的影响。植物本身是陆地食物网的重要组成部分，褐化会让驯鹿等许多食草动物失去食物。此外，全球变暖也会影响候鸟的迁徙。
如种子无法在北极圈等地方散播，再加上棕化现象更会严重影响当地的食物链，令当地的稀有动物有绝种的危机。
当然，由于棕化现象经常出现在科学家难以到达的区域，我们仍未完全了解棕化形成的原因及情况，但随着科技进步，我们寄望未来卫星能拍摄更高解析度的影像，让科学家掌握更多有关棕化的数据以作研究。
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