阿拉斯加沼泽泥炭苔原发生火灾。 （西北极国家公园/flickr/CC-BY-SA 2.0）

阿拉斯加、加拿大和西伯利亚泥炭地中所谓的“僵尸火”在冬季从地表消失，在地下闷烧，然后于次年春天重新燃起。

这些火灾让科学家们感到困惑，因为它们出现在五月初，比极北地区通常的火灾季节要早得多，而且可能会在数年内重燃。

大多数科学家认为僵尸火是地表火灾的残留，但我们发现了另一种原因。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至地下闷烧的温度，而这一切都不需要任何火花或其他点火物。这些僵尸火可能是气候变化导致的自燃的一个例子。

此类火灾的报道可以追溯到 20 世纪 40 年代，当时此类火灾并不常见。然而，过去二十年，此类火灾发生的频率和强度显著增加，与此同时，北极地区——地球上变暖速度最快的地区——的气温也不断上升。

2024 年初，仅加拿大不列颠哥伦比亚省就发生了100 多起僵尸火灾。地球上最冷的村庄——西伯利亚东北部的奥伊米亚康附近甚至记录到了僵尸火灾，它们在那里持续了数个冬天，每年占整个地区被烧毁面积的 3.5%左右。

红色区域升温最快而黑色和灰色区域则显示富含碳的泥炭土。两者之间存在显著重叠，如西伯利亚北部的切尔斯基

北极泥炭土中碳含量比整个大气中碳含量还要多，而这些火灾向大气中释放了数十亿吨的碳。我们想知道突然变暖是否是直接原因。

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变化。至关重要的是，我们的模型捕捉了某些微生物在分解土壤并将其碳释放到大气中时如何产生热量。

我们取得了两个显著的​成果：

首先，这些微生物可以产生大量的热量，使得地下泥炭在冬季可以保持在 80°C 左右的高温下闷烧，并在春季点燃。而且，即使地面上从未发生过火灾，地面上的天气也未达到土壤燃烧所需的正常温度，这种情况也可能发生。

我们将这种新状态称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，最多十年，直到泥炭燃烧殆尽。

我们的另一个重要发现是，从常规冷状态到热亚稳态的突然转变仅由现实的气候模式就可以引发，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度才能引发转变。如果大气温度上升相同的量，但速度较慢，生物活性泥炭土将保持常规冷状态，永远不会转变为热亚稳态。

我们仍然没有证据证明这种情况在现实世界中发生，并且它尚未在实验室中得到证实——目前，这只是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）也能以同样的方式着火。例如，2022 年热浪期间，伦敦郊区发生的一场大火很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，大气变暖的速度才是引发地下泥炭长期燃烧的关键。简而言之，不是温度，而是速度。

随着气候变暖，天气变得越来越极端，而这些条件恰恰会导致越来越多的“僵尸火灾”。这令人担忧，因为它可能会引发恶性循环：从古老的泥炭土中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，更多的极端天气，等等。

事实上，僵尸火是一个由速率引发的临界点的例子，系统无法适应外部条件的过快变化，从常规状态转变为不同的、通常是不理想的状态。

当代气候可能正在接近或已经超过某些自然系统（如生物活性泥炭土）的危险变化率，这可以解释最近僵尸火灾的增加。

看来，防止僵尸火灾进一步发生的唯一办法是限制气候变化。虽然政策制定者关注的是危险的大气温度水平（热量），但气候变化（变化率）可能与我们短期的恢复力同样重要，甚至更重要。