永久冻土：融化的形成、危险和后果

永久冻土：融化的形成、危险和后果

永久冻土是地球上最寒冷地区的标志性特征，其融化不仅释放大量温室气体，还可能带来地质风险和生态失衡。本文将为您详细解释永久冻土的形成、特征及其融化带来的多重后果。

在谈论地球上最冷的地区时，"永久冻土"是一个至关重要的术语。气候变化的影响正在北极、西伯利亚甚至高山地区显现。永久冻土由于目前正在加速融化，这片冰冻土地越来越引起科学家和工程师的关注。事实上，据估计，永久冻土覆盖了地球表面的24%，在北半球，大部分土壤都被冻结。

本文旨在详细解释什么是永久冻土及其影响。我们将探讨其特征、形成、位置以及与除霜相关的危险。永久冻土在调节全球气候方面发挥着核心作用，储存了大量的碳和甲烷这两种最危险的温室气体。然而，它的融化正在释放这些气体，这可能会大大加剧全球变暖。

什么是永久冻土？

永久冻土是一层土壤、岩石、沙子或沉积物，至少连续两年保持冻结状态，尽管在许多地区它已经冻结了数千年。这种类型的土壤覆盖了大片地球表面，特别是在北半球，覆盖了大约23万平方公里。主要分布于西伯利亚北极、阿拉斯加、加拿大、格陵兰岛和青藏高原等地区。

这种冻土有一个奇特的特征：它的上层，被称为"活性层"，在一年中最温暖的月份融化，并在冬季再次结冰。它的厚度通常在0.3至4米之间，主要由有机材料组成，例如死去的植物和动物的遗骸。当活性层解冻时，土壤中的微生物开始分解有机物，导致释放二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4），这是两种强大的温室气体。

由于其能够储存大量有机碳，永久冻土发挥着重要作用，在气候稳定中发挥重要作用这个星球的。然而，它也代表着潜在的风险，因为它的融化不仅会释放更多的温室气体，而且还会释放古老的病毒和细菌，其中一些已经休眠了数千年。

多年冻土的形成和特征

永久冻土在温度保持不变的地区形成，持续低长时间，通常在年平均气温为低于0°C。这些条件使土壤和岩石中的水冻结，从而形成保持冰固体和稳定的地面。

永久冻土最令人担忧的特征之一是它储存大量碳的能力。目前估计该土壤含有多达大气中碳含量的两倍，使其成为控制气候变化的关键因素。甲烷是解冻的副产品，具有温室效应强25倍比二氧化碳更严重，使永久冻土成为全球气候稳定的最大风险之一。

此外，永久冻土还代表地质风险重要的。随着地面融化，它会失去稳定性，这可能会导致下沉、侵蚀以及建在其上的基础设施（例如建筑物、道路和管道）倒塌。这个问题主要影响北极地区，整个社区的基础设施都在下沉。

永久冻土的另一个重要分类在于其连续性或不连续性。他连续多年冻土覆盖某一地区90%以上的土地，不连续的多年冻土它覆盖了50%到90%的表面。还有零星的永久冻土，在温暖或高山地区可见。

永久冻土融化的后果

永久冻土融化的后果是多重的，影响到当地和全球层面。在当地，冰融化导致地面不稳定，这对阿拉斯加、西伯利亚和加拿大建设的基础设施造成了毁灭性影响。由于地面稳定性丧失，建筑物和道路开始断裂甚至倒塌。

另一方面，由于温室气体的排放，全球影响更加令人担忧。数千年来，永久冻土一直充当着天然碳汇，但是当它解冻时，它就变成了碳排放源，向环境中释放大量。这加剧了气候变化的影响，并危及国际减排努力。

除了碳之外，永久冻土还可以释放截留的污染物作为重金属，主要是汞。更令人担忧的是，前者有可能病毒和细菌潜伏了数千年的病原体重新出现并影响人类和当地动物群。2016年，爆发了一场炭疽病这影响了数人和数百头驯鹿，凸显了这些风险的严重性。

对当地生态系统的影响

永久冻土融化正在改变当地的生态系统，特别是在北极地区。覆盖西伯利亚和北极大部分地区的苔原正在被沼泽和泥泞地区，影响这些地区的生物多样性。驯鹿等动物的季节性迁徙依赖于冰冻地面的稳定性，但它们的栖息地正在遭到破坏。这种生态失衡也对世世代代与这些生态系统和谐相处的土著社区产生了影响。

生态系统中的这些类型的转变可能会引发一系列影响。例如，随着永久冻土活性层融化而加速的微生物活动可能进一步促进温室气体的释放，从而产生气候反馈回路难以控制。

永久冻土保护的重要性

保护多年冻土对于延缓冻土的进程至关重要气候变化。保持冷冻不仅有助于减少释放到大气中的温室气体量，还可以保持北极生态系统的稳定性。北极地区由于冰雪覆盖而反射更多的太阳辐射，直接促进地球的热调节。

永久冻土保护带来的主要好处包括：

• 碳储存：防止永久冻土中储存的碳释放至关重要。如果它解冻，全球二氧化碳排放量可能会比目前大气中的二氧化碳排放量增加一倍。
• 土壤稳定性：北极地区基础设施的稳定性取决于永久冻土的保持冻结状态。冰雪解冻会使数百万人及其家园面临危险。
• 当地生态系统：永久冻土是许多物种的家园和食物来源，包括这些寒冷地区的人类。它的保护是避免这些生态系统崩溃的关键。
• 预防疾病爆发：除了危险气体外，永久冻土还可能释放出古老的病原体，对全球公共卫生造成严重破坏。

这就是为什么应对气候变化必须包括努力减缓永久冻土融化的原因。除其他策略外，减少全球和地方层面的温室气体排放以及保护敏感地区可以帮助减缓这一过程。

气候科学正在采取重要步骤来了解不同形式的融雪如何影响全球气候。最近的研究表明突然和局部熔化被称为热岩溶，尤其令人担忧。这种现象发生在北半球约20%的永久冻土地区，这些地区的土地因加速融化而塌陷。这一过程会释放大量二氧化碳，进一步加剧气候变化。在《自然地球科学》上发表的一项研究得出的结论是，发生热喀斯特现象的地区的二氧化碳释放量比未发生热喀斯特现象的地区高出五倍。

虽然关于永久冻土融化对全球的影响还有很多东西需要了解，但据估计，到本世纪末，它所造成的二氧化碳排放量可能比预期多40%。

如果我们要保护地球气候的未来，就必须紧急解决全球变暖问题。我们今天就如何缓解气候变化做出的决定将直接影响永久冻土融化的速度，从而影响未来几年极端天气事件的发展。

尽管前景令人担忧，但一切并没有失去。有一些试点项目，例如更新世公园在俄罗斯，谢尔盖·齐莫夫等科学家正试图通过重新引入野牛等大型哺乳动物来恢复北极生态系统，这可能有助于保持永久冻土的完整性。这些类型的举措虽然规模较小，但却是可以采取更大规模措施来缓解永久冻土融化的一个例子。

最终，永久冻土的命运与我们阻止气候变化的行动密切相关。全球气温每升高一度，就会加速融化，并将北极变成一颗气候炸弹，如果不加以控制，可能会对地球的气候系统造成不可逆转的损害。