自2011年以来，Jasmine Saros每年夏天都会访问格陵兰西部。Saros，一位位于缅因大学的湖泊生态学教授，每年都会前往北部收集该地区淡水的数据。2022年，她对她和她的同事们例行访问的10个代表性湖泊进行了例行的采样和评估。一切基本如预期——缓慢地根据气候变化而变化，但外观与十多年前一样。然后，突然间，情况并非如此。
第二年，也就是2023年夏天，Saros回来时发现熟悉的湖泊完全变了样。“你一眼就能看出来，”她说。水体从清澈碧蓝——可以看到裸露的岩石底部，如同透过玻璃一般——变成了浓茶般的棕色。起初，科学家们认为可能只有一个湖泊，然后是两个，再是三个。直到“我们去过的每一个湖泊都以这种方式发生了变化，”Saros说。“整个地貌中的所有湖泊都发生了巨大的转变，”她告诉《Popular Science》。“这确实令人震惊。”
历史上，格陵兰西部是一片相对干旱的苔原。夏季，解冻的土地覆盖着低矮的植被，地下的冻土层仍然冻结。该地区点缀着成千上万个湖泊。在Saros的研究区域，她和她的同事估计有7486个湖泊。她预计大多数，如果不是全部，都已经从蓝色变成了棕色。
颜色变化不仅仅是美学上的。根据1月22日发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究，这是湖泊基本生态系统在一年内发生改变的迹象。变化包括：湖泊微生物生物多样性损失了90%，溶解铁含量增加了1000%，并且从吸收二氧化碳转变为排放二氧化碳——根据Saros领导的新研究，从碳汇转变为碳源。
这次转变是由一个特别温暖湿润的秋季引起的，可能是永久性的。它说明了当气候临界点——通常被抽象地讨论为我们一直在接近的东西——真正发生，并且一个生态系统“坠落悬崖”时会发生什么。而且，这是对其他地方可能发生情况的警告。“我们关注北极的湖泊，因为它们是气候变化的绝佳指示器。它们往往比其他湖泊生态系统更早地显示出变化，”Saros说。北极变暖速度尤其快，而且由于人类密度低、开发少，气候是那里变化的主要驱动因素。但没有地方是免疫的。
在格陵兰，科学家们通过收集他们能够收集到的所有数据来应对新出现的棕色湖泊。像往常一样，他们背着装满设备的沉重背包徒步前往研究地点，并乘坐充气筏在每个湖泊上探险。他们从不同深度舀取水，网捕浮游生物，使用传感器记录温度和pH值，甚至测量湖泊的光吸收率。回到实验室，他们分析了样本，并检查了溶解有机物、金属和生物。
他们发现2023年的水质与往年相比存在显著差异。溶解有机物大大增加——想象一下被浸泡在汤中的土壤、腐烂的淤泥和植物碎屑。铁含量上升了两个数量级，铝和钴等其他金属也更加丰富。存在的细菌类群大大减少，而藻类则大大增加。光合作用下降，因为湖泊的深层区域因缺乏光线而变得毫无生机。甲烷含量增加了72%，湖泊成为新的夏季温室气体排放源，排放的二氧化碳量是之前的四倍多，而吸收的二氧化碳量却减少了。
为了确定原因，研究人员调查了多年的天气和气候数据。他们将重点放在2022年秋季的两个月期间，当时格陵兰经历了创纪录的高温和降雨，这是由多个连续的大气河流造成的。在热浪和过量降雨期间，大量永久冻土融化，释放出大量土壤中的有机物和金属。“这个极端的秋季季节基本上导致了大量物质冲刷进湖泊，”Saros说。湖泊扩大并相互连接，混合并广泛传播了这种变化。2023年7月额外的强降雨和高温加剧了这一情况。卫星图像表明，这种变化并非仅限于湖泊。由于增加了热量和水分，土地也发生了变化，变得明显更绿。
湖泊变褐并非新现象。在地球历史上，它曾多次发生，以应对气候变化或其他局部条件的变化。但通常情况下，这种变化会慢得多，需要数个世纪或更长时间。“例如，在美国北部，这种颜色变化自然发生大约需要1000年，”Saros解释说。“我从未想过如此剧烈的变化会在一年之内发生，”她说。阿拉斯加的一些河流也出现了类似快速的变化，同样是对永久冻土融化的反应。这是超高速的生态改造。
2003年9月，格陵兰经历了类似的降水。但伴随的高温程度较低。因此，更高比例的降水以雪的形式落下，更少的永久冻土融化，而湖泊并未发生剧烈的状态转变。气候变化正在使北极地区的热浪和大气河流更加频繁。预计到2100年，格陵兰地区的集中降雨事件将增加50%至290%。
Saros说，目前尚不清楚湖泊恢复到原有状态需要何种条件或多长时间。也许一系列的干旱年份会有所帮助，阳光会漂白有机物。但是，与此同时，干旱天气意味着更多的蒸发和更少的污染物冲刷。“很难预测，”她指出。然而，以我们目前的气候轨迹来看，她不认为湖泊会很快变回蓝色。“我认为（这种变化）可能会持续下去，”Saros说。她和她的合著者将继续关注这些水体，以了解未来会发生什么，并希望恢复是可能的。
然而，就目前而言，后果正在影响当下的人们。格陵兰的一些社区依靠湖泊作为饮用水源。生态系统变化可能对人类健康构成风险，例如金属中毒。有处理和过滤水以减轻危害的方法，但所有这些都需要基础设施投资。“我们分享了我们的数据，并与社区里的各种人进行了交谈，”Saros说，但她还不确定他们打算怎么做。
