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永久凍土

圖片來自gvm

永久凍土(英語:Permafrost)指溫度在0°C或低於0°C,且至少連續凍結兩年的岩土層。其所在之處,即使在天氣回暖之時,氣溫仍然在結冰點以下,使凍土內的冰不能再次溶化成為份,因而使凍土的組成不變。

結構

永久凍土層一般分布在寒冷地區地下30~200公分處,通常又分為上下兩層,上層夏季融化,被稱為活動層,下層在夏季仍處於凍結狀態。其持續冰凍時間可長達1000年以上。永久凍土地帶的泥土不一定有水份,例如在無孔基岩(不透水的岩石)裡就不可能有水;但在大多數情況下,水不單存在,而且更超過地表物料的潛在水飽和量。

分佈

世界上的永凍土,絕大部分都坐落在北極,約為俄羅斯(Russia)北部、加拿大(Canada)北部、阿拉斯加(Alaska)地區和格陵蘭(Greenland)次大陸,它泛指凍土層的溫度遠低於結冰點以下超過兩年的狀況。永凍土的特色,在於氣溫低、持續時間長,甚至北極地區的凍土層都有幾百公尺的厚度,很多都是從冰河期便累積堆疊至今,見證了許多地球演變進展的歷史

作用

由於永凍土環境惡劣、氣溫極低和嚴峻的暴風情勢,使得這些區域都是寸草不生、杳無生息──或許看似並沒有半點益處,但永凍土其實對環境有非常正面的影響,如吸收二氧化碳、不讓溫室氣體排放於空氣中,而土上的苔蘚,更對光合作用、製造氣有極大幫助。

千年不變

一般的凍土層在氣候回暖或受到強壓時,凍土內的冰會溶解成為水;但永久凍土的所在之處,即使在天氣回暖之時,氣溫仍然在結點以下,使凍土內的冰不能再次溶化成為水份,因而使凍土的組成不變。其持續冰凍時間可長達1000年以上。

形成條件

形成永久凍土的兩個必要條件:

  1. 氣溫足夠低。如果年平均氣溫高於0°C,雖然有可能形成季節性凍土,但卻無法形成多年凍土。
  2. 持續時間足夠長。大氣的低溫要傳導到地表以下幾百甚至上千米的深度,需要足夠長的時間才能完成。

永久凍土地帶的水份長期凍結,一般植物難以生長。大多數多年凍土都位於南北緯48度以上的地區,多年凍土層的厚度隨緯度的增高而增厚。例如:北極和南極附近的凍土帶,唯一的例外是位於青藏高原的凍土帶,其土地由於海拔高而變成多年凍土。

氣候變遷

凍土地帶隨氣候增減

由於氣候的轉變,多年凍土的範圍會隨氣候而增減。現時地球上有20%的土地被凍土覆蓋。這些凍土,有連綿不斷的多年凍土地帶,亦有孤立的不連續永久凍土,以及被冰河所覆蓋的地方。凍土層上方是季節性融化的活動層,其厚度不一,在夏季一般為0.6至4米,可支持植物生長。在多年凍土地帶天凍土厚達440米,美國阿拉斯加可厚達726米,在加拿大和北極群島最厚達1,493米。

暖化問題

然而,暖化的問題加速了永凍土的分崩離析和瓦解,《Nature》報導,專家強調,這近乎是千年來的第一次。科學家發現,北極的永凍土由於暖化的關係正持續在崩解,這種大規模的現象不僅讓長年被冰封的甲烷(CH4)等氣體外溢,其所產生的影響是你我無法想像的巨大。[1]

全球多年凍土是一個巨大的碳庫,其碳儲量達到大氣中的兩倍,在全球暖化背景下,凍土中儲存的碳正在被大量釋放出來,引起二氧化碳甲烷等溫室氣體排放,從而加劇全球暖化。多年凍土的退化同樣影響區域水文、生態、地貌等過程。

溫室氣體致命危機

北極在氣候變遷的發展中,扮演重要角色,這裡暖化的速度不僅是其他地區的兩倍以上,北極的變化更牽動著全球氣候和海洋系統。融化的冰層造成生態系統失衡;並會釋放永凍土層中儲存的甲烷和二氧化碳等溫室氣體,將加劇氣候變遷的失控。隨著北極的升溫,科學家提出擔憂:永凍土層一旦融化,會釋出大量溫室氣體(包含二氧化碳及甲烷),這將會成為氣候變遷失控的引爆點,除此之外,科學家同時嚴密審視遠古致命疾病可能重現於世的風險。[2]

參考資料