Antoni G. Lewkowicz博士 是地理、环境与地理信息学系教授，任教于渥太华大学。现任加拿大冻土协会主席，曾任国际冻土协会主席。
变暖北极的主要担忧之一是富含碳的冻土融化，这可能向大气释放二氧化碳和甲烷，加速气候变化。
然而，这些多年冻结土壤的融化也可能对地表本身造成影响，引发被称为“后退式热融滑塌”的滑坡。
我在20世纪80年代首次研究加拿大北极班克斯岛的后退式热融滑塌时，全球气候模式尚处于起步阶段，人为导致的气候变暖幅度仍在被人们逐步认识。
我们现在对未来变暖的规模及其在北极的放大效应有了更好的认识。在我们发表于Nature Communications的新研究中，我的合作者Robert Way博士和我指出，夏季气温升高正导致更多滑坡，这对北极地貌和生态系统产生了深远影响。
滑坡
后退式热融滑塌（RTS）是一种只能发生在多年冻土地区的滑坡。当土壤中的冰迅速融化、使土壤变得松软不稳时，就会形成这种滑坡。若此现象发生在斜坡上，这种不稳定性便可能引发滑坡。
我们之所以称这些滑坡为“后退式”，是因为其顶部陡峭的裸露土壁（即崩壁）在最初滑塌之后会逐步向坡上方后退。之所以称为“热融”，是因为它们是由多年冻土中冰的融化所引起的。而之所以称为“滑塌”，是因为这是描述碗状滑坡最常用的术语。
热融滑塌类似于在斜坡上挖出的沙坑，其上缘存在融化的冰，并不断发生坍塌。泥浆和水随后汇集于滑坡“坑”底，形成泥浆，最终流入河流、湖泊或海洋。一旦开始，热融滑塌可在崩壁逐步向坡上推进的过程中持续活动并多年扩大。下方视频展示了这一过程。
早在20世纪80年代初，我的研究重点是了解环境因素对热融滑塌扩展的控制作用。热融滑塌是影响多年冻土地区的、发展最为迅速的地貌特征之一。
在野外，我和同事们测量了崩壁的后退速率（每年最多可达15米），以及融化冰体所需的能量（主要来自阳光直射，也来自暖空气的热传导）。我们还绘制了班克斯岛西南海岸营地附近热融滑塌的数量分布。
就在我们研究加拿大北极这一小块区域的同时，头顶的天空中，卫星，例如Landsat 4和5在默默地收集着班克斯岛及世界其他地区的影像。
2016年末，所收集的卫星影像中有一小部分被整理成“Google Earth Engine Timelapse”数据集。据谷歌介绍，这是一个“全球性的、可缩放的视频，让您看到地球在过去32年间的变化”。该数据集由超过500万张卫星影像拼接而成，为1984年至2016年间陆地上的每个地点每年提供一张无云影像。
使用该数据集的一大好处是，无需专业软件或硬件，即可在电脑屏幕上以延时影片的形式观察地貌变化。您可以试用下方的延时浏览器，它展示了班克斯岛东部海岸线的一段。
观测结果
大约在同一时期，数篇 论文相继发表，表明班克斯岛以及加拿大西北极地其他地区的热融滑塌数量有所增加。但这些研究基于与现有影像对应的特定时间切片，因此其与气候之间的联系并不十分明确。
在延时数据集发布后不久，我给渥太华大学的本科生布置了一项课程作业，要求他们利用该数据集观察并记录班克斯岛地貌的明显变化。
这些观察虽然不一定全面，但结果令人震惊。该岛部分区域因热融滑塌的发展而发生了剧烈变化。
在重新核对并验证观测结果后，发现1984年我在野外考察时，整个岛上仅有63条热融滑塌处于活动状态，其中10条位于我们营地附近。到2013年，岛上已有超过4000条，增长了60倍。活动热融滑塌所覆盖的面积从1平方千米增至2015年的60平方千米（相当于曼哈顿岛的面积），并且每年以5平方千米的速度增长。
超过250个湖泊也因沉积物输入水中而改变了颜色，部分河谷因此明显被泥沙堵塞。这些地表变化以及与滑塌相关的冰体流失是不可逆转的。
长期影响
我们的分析不仅使我们能够评估热融滑塌数量和面积的增长，还能确定这些增长发生的时间。
其中超过85%的滑塌是在1998年、2010年、2011年和2012年这四个尤其炎热的夏季之后才显现出来的。您可以在下图中看到这一点，该图显示了自1984年以来班克斯岛北部（紫线）、中部（蓝色）和南部（红色）区域活动热融滑塌的数量。
班克斯岛北部（紫线）、中部（蓝色）和南部（红色）区域的活动后退式热融滑塌总数。插图显示了三个区域的边界、三个气象站的位置，以及2012年首次观测到的后退式热融滑塌（红点）。资料来源：Lewkowicz & Way（2019）
我们还计算了热融滑塌的持续时间，发现其中一半的滑塌会保持活动长达30年或更久，这意味着单一事件会产生长期影响。
我们的研究表明，可以结合前一年和当年7月至8月气温的加权平均值来预测滑塌的启动速率。这使我们能够“回推”20世纪的过往活动（其中大部分非常低），并利用“RCP4.5”中等全球变暖情景预测未来的活动。
我们的模型模拟表明，到2076年，每十年将有超过1万条热融滑塌启动。您可以在下图中看到这一点，该图展示了20世纪的回推结果和21世纪的预测。估计值以黑色方块表示，误差线显示不确定性范围。红色方块表示使用谷歌延时影像所做的观测估计。
生态影响
尽管我们已取得进展，但关于热融滑塌仍有一个重要问题有待解答：除地形变化之外，热融滑塌的增加对更广泛的环境有何意义？
就生态影响而言，由于班克斯岛上关于水生生态系统的基线数据很少，我们的研究尚无法给出明确答案。
在其他地区，热融滑塌的集中分布已与河流化学成分的变化相关联，包括汞的释放。我们还了解到，热融滑塌会输出原先冻结于多年冻土中的有机物质。这些物质随后被细菌分解为二氧化碳或甲烷，预计将为大气增添额外的温室气体。
需要强调的是，并非整个北极都会像我们的研究区域那样作出反应，而且即使在班克斯岛上，热融滑塌的空间分布也存在很大差异。
热融滑塌只有在多年冻土近地表含有大量冰的地区才会被触发，所幸并非所有地方都是如此。事实上，一项分析表明，1999年至2015年间西伯利亚、加拿大东部和阿拉斯加大型样带的变化中，热融滑塌的集中程度仅为我们所观测到的一小部分。
然而，我们也知道班克斯岛并非独一无二。上学期的本科生课程利用延时数据考察了维多利亚岛西北部，再次发现了数百条新的热融滑塌。此外，我们在研究中表明，与1998年相比，2010至2012年期间夏季暖热向北扩展到班克斯岛更远的地方，导致同一地区出现了全新的热融滑塌集中分布。
因此，我们推断，随着气候变暖，加拿大北极群岛中气温较低的地区未来也可能形成热融滑塌。
在我的职业生涯期间，班克斯岛的部分地区发生了剧烈变化。我们的预测表明，我的年轻同事和学生们在其职业生涯中将看到更大的变化。
我们进一步证实，即使是寒冷的多年冻土地区也容易受到气候变暖的影响，并特别证明了夏季极端气温的重要性。我们的结论是，北极的这一区域再也不会恢复到仅仅二十年前的模样。
