在阿拉斯加、加拿大和西伯利亚的泥炭地，所谓的“僵尸火”在冬天从地球表面消失，在地下闷烧，然后在第二年春天复活。这些火灾让科学家们感到困惑，因为它们出现在5月初，比遥远北方通常的火灾季节要早得多，并且可以在数年内重新点燃。

　　大多数科学家认为僵尸火是地表火灾的残余，但我们已经确定了另一种原因。我们的研究表明，地面上大气的快速变暖会导致泥炭土突然升温到地下的闷烧温度，而这一切都没有任何火花或其他点火。这些僵尸火可能是气候变化导致的自燃的一个例子。

　　这种火灾的报道可以追溯到20世纪40年代，当时它们是罕见的事件。然而，在过去二十年中，这些火灾的频率和强度显著增加，与此同时，地球上变暖最快的地区北极也在加速变暖。

　　在2024年初，仅在加拿大不列颠哥伦比亚省就有100多起僵尸火灾。在地球上最冷的村庄——西伯利亚东北部的奥伊米亚康——附近也有僵尸火灾的记录，它们持续了多个冬天，每年约占更广泛地区被烧毁面积的3.5%。

　　对温度敏感的北极泥炭土中所含的碳比整个大气中的碳还要多，而这些火灾正在向大气中释放出数十亿吨的碳。我们想知道突然变暖是否可能是直接原因。

　　我们开发了一个数学模型来探索不同的假设情景，包括泥炭土的温度和碳含量如何响应天气和气候的变化。至关重要的是，我们的模型捕捉到了某些微生物是如何在分解土壤并将其碳释放到大气中时产生热量的。

　　我们得到了两个显著的结果:

　　首先，这些微生物可以产生如此多的热量，以至于地下泥炭可以在冬天在80°C左右闷烧，准备在春天点燃。而这一切都可以发生，而地面上的那个地方从未发生过火灾，地面上的天气也没有达到土壤燃烧所需的温度。

　　我们称这种新状态为泥炭土的热亚稳态。在这种情况下，“亚稳态”意味着长时间燃烧——热状态持续很长但有限的时间，最多10年，直到泥炭燃烧殆尽。

　　我们的另一个重要发现是，从常规寒冷状态到热亚稳态的突然转变可以由现实的气候模式单独触发，包括夏季热浪和全球变暖情景。最有趣的是，大气温度的上升速度必须快于某个临界速率才能触发这种转变。如果大气温度以同样的幅度上升，但速度较慢，生物活性泥炭土保持在常规的冷态，永远不会过渡到热亚稳态。

　　我们仍然没有证据证明这种情况会在现实世界中发生，也没有在实验室中得到证明——目前，这是一种只在我们的模型中看到的现象。但我们知道，堆肥(与泥炭非常相似)也会以同样的方式着火。例如，2022年热浪期间伦敦郊区发生的一场大火可能是由一堆堆肥自燃引起的。

　　所有这些都表明，大气温度实际上并不是僵尸火灾的关键因素。相反，是大气变暖的速度引发了地下泥炭的长期燃烧。简单地说，不是热量，而是速率。

　　随着气候变暖，天气变得越来越极端，而这些恰恰是导致越来越多僵尸火灾的条件。这是令人担忧的，因为它可能启动一个恶性循环:从古代泥炭土壤释放到大气中的数十亿吨碳可能会使气候变化更加严重，这意味着更多的火灾，因此更多的极端天气，等等。

　　事实上，僵尸火灾就是一个速率诱发临界点的例子，即系统无法适应外部条件的过快变化，并从正常状态过渡到不同的、通常不希望的状态。有可能当代气候正在接近——或者已经超过——某些自然系统的危险变化率，比如生物活性泥炭土，这可以解释最近僵尸火灾的增加。

　　看来防止更多僵尸火灾的唯一解决方案是限制气候变化。虽然政策制定者关注的是大气温度(热量)的危险水平，但气候变异性(变化率)在短期内可能与我们的恢复能力同等甚至更相关。

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