ดินเยือกแข็งชั่วนิรันดร์: พื้นที่กระจาย อุณหภูมิ ลักษณะการพัฒนา

2024 ผู้เขียน: Henry Conors | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-02-12 13:39

จากบทความนี้ คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของดินเยือกแข็งที่มักพบในเขตเยือกแข็ง ในทางธรณีวิทยา permafrost คือดิน รวมทั้งดินที่เป็นหิน (เยือกแข็ง) ซึ่งมีอุณหภูมิเยือกแข็งที่ 0 °C หรือต่ำกว่าเป็นเวลาสองปีหรือมากกว่านั้น ดินเยือกแข็งส่วนใหญ่ตั้งอยู่ที่ละติจูดสูง (ในและรอบ ๆ บริเวณอาร์กติกและแอนตาร์กติก) แต่ตัวอย่างเช่น ในเทือกเขาแอลป์ พบได้ที่ระดับความสูงที่สูงกว่า

น้ำแข็งพื้นไม่ได้มีอยู่เสมอไป อย่างเช่น ในกรณีของหินที่ไม่มีรูพรุน แต่มักพบในปริมาณที่เกินจากความอิ่มตัวของไฮดรอลิกของวัสดุพื้น Permafrost คิดเป็น 0.022% ของน้ำทั้งหมดบนโลกและมีอยู่ 24% ของพื้นที่เปิดโล่งในซีกโลกเหนือ นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นใต้น้ำบนไหล่ทวีปของทวีปรอบมหาสมุทรอาร์กติก นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งกล่าวว่าอุณหภูมิโลกเพิ่มขึ้น 1.5 °C (2.7 °F) เหนือปัจจุบันระดับจะเพียงพอที่จะเริ่มละลายน้ำแข็งแห้งในไซบีเรีย

การศึกษา

ในทางตรงกันข้ามกับความขัดสนสัมพัทธ์ของรายงานเกี่ยวกับดินเยือกแข็งในอเมริกาเหนือก่อนสงครามโลกครั้งที่สอง วรรณกรรมเกี่ยวกับแง่มุมทางวิศวกรรมของดินเยือกแข็งที่แห้งแล้งมีอยู่ในรัสเซีย เริ่มต้นในปี 1942 ไซม่อน วิลเลียม มุลเลอร์เจาะลึกวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องซึ่งจัดโดยหอสมุดรัฐสภาและหอสมุดสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา เพื่อให้รัฐบาลมีคู่มือทางวิศวกรรมและรายงานทางเทคนิคเกี่ยวกับดินเยือกแข็งภายในปี 1943

คำจำกัดความ

Permafrost คือ ดิน หิน หรือตะกอนที่ถูกแช่แข็งมานานกว่าสองปีติดต่อกัน ในพื้นที่ที่ไม่มีน้ำแข็งปกคลุม พวกมันอยู่ใต้ชั้นของดิน หิน หรือตะกอนที่แข็งตัวและละลายทุกปี และเรียกว่า "ชั้นแอกทีฟ" ในทางปฏิบัติ นี่หมายความว่าชั้นดินเยือกแข็งถาวรเกิดขึ้นที่อุณหภูมิเฉลี่ยต่อปีที่ -2 °C (28.4 °F) หรือต่ำกว่า ความหนาของชั้นแอกทีฟจะแตกต่างกันไปตามฤดูกาล แต่อยู่ในช่วง 0.3 ถึง 4 เมตร (ตื้นตามแนวชายฝั่งอาร์กติก ลึกลงไปในไซบีเรียตอนใต้และที่ราบสูงชิงไห่-ทิเบต)

ภูมิศาสตร์

การแพร่ระบาดของดินเยือกแข็งเป็นอย่างไร? ขอบเขตของ permafrost แตกต่างกันไปตามสภาพอากาศ: วันนี้ในซีกโลกเหนือ 24% ของพื้นที่ปลอดน้ำแข็ง - เทียบเท่ากับ 19 ล้านตารางกิโลเมตร - ได้รับผลกระทบจาก permafrost ไม่มากก็น้อย

พื้นที่นี้มากกว่าครึ่งเล็กน้อยถูกปกคลุมด้วยดินเยือกแข็งอย่างต่อเนื่องประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์เป็น permafrost ที่ไม่ต่อเนื่องและเพียง 30 เปอร์เซ็นต์เป็น permafrost ประปราย อาณาเขตนี้ส่วนใหญ่ตั้งอยู่ในไซบีเรีย ทางตอนเหนือของแคนาดา อลาสก้า และกรีนแลนด์ ภายใต้ชั้นแอกทีฟ ความผันผวนของอุณหภูมิดินเยือกแข็งประจำปีจะลดน้อยลงตามความลึก ความลึกของชั้นดินเยือกแข็งที่ลึกที่สุดเกิดขึ้นเมื่อความร้อนใต้พิภพรักษาอุณหภูมิให้สูงกว่าจุดเยือกแข็ง เหนือขีดจำกัดนี้ อาจมีดินเยือกแข็งที่อุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลงทุกปี นี่คือ "ดินเยือกแข็งที่อุณหภูมิคงที่" พื้นที่ดินแห้งแล้งไม่เหมาะกับชีวิตมนุษย์ที่กระฉับกระเฉง

สภาพอากาศ

น้ำแข็งแห้งมักจะก่อตัวในสภาพอากาศใดๆ ที่อุณหภูมิอากาศเฉลี่ยต่อปีต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำ มีข้อยกเว้นในสภาพอากาศที่เปียกชื้นในฤดูหนาว เช่น ในสแกนดิเนเวียตอนเหนือและรัสเซียตะวันออกเฉียงเหนือทางตะวันตกของเทือกเขาอูราล ซึ่งหิมะทำหน้าที่เป็นฉนวนปกคลุม พื้นที่น้ำแข็งอาจเป็นข้อยกเว้น เนื่องจากธารน้ำแข็งทั้งหมดถูกทำให้ร้อนที่ฐานของพวกมันด้วยความร้อนใต้พิภพ ธารน้ำแข็งที่มีอุณหภูมิปานกลางซึ่งอยู่ใกล้จุดหลอมเหลวที่มีแรงดันของพวกมันสามารถมีน้ำที่เป็นของเหลวที่ขอบกับแผ่นดินได้ ดังนั้นจึงปราศจากดินเยือกแข็ง ความผิดปกติของความเย็น "ฟอสซิล" ในการไล่ระดับความร้อนใต้พิภพในพื้นที่ที่ชั้นดินเยือกแข็งที่ลึกก่อตัวขึ้นในช่วงไพลสโตซีนยังคงมีอยู่สูงถึงหลายร้อยเมตร ซึ่งเห็นได้ชัดจากการวัดอุณหภูมิบ่อน้ำในอเมริกาเหนือและยุโรป

อุณหภูมิใต้ดิน

โดยปกติอุณหภูมิใต้ดินจะแตกต่างกันไปในแต่ละฤดูกาลน้อยกว่าอุณหภูมิของอากาศ ในเวลาเดียวกัน อุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามความลึกอันเป็นผลมาจากการไล่ระดับความร้อนใต้พิภพของเปลือกโลก ดังนั้น หากอุณหภูมิอากาศเฉลี่ยทั้งปีต่ำกว่า 0 °C เพียงเล็กน้อยเท่านั้น) ดินแห้งแล้งจะก่อตัวขึ้นในบริเวณที่มีการป้องกัน โดยปกติแล้วจะอยู่ทางด้านทิศเหนือ ซึ่งจะทำให้เกิดดินแห้งถาวรแบบไม่ต่อเนื่อง โดยปกติดินที่แห้งแล้งจะยังคงไม่ต่อเนื่องในสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิพื้นผิวดินเฉลี่ยต่อปีอยู่ที่ -5 ถึง 0°C (23 ถึง 32°F) พื้นที่ที่มีฤดูหนาวที่เปียกชื้นที่กล่าวถึงข้างต้นอาจไม่มีดินเยือกแข็งเป็นช่วงๆ ถึง -2 °C (28 °F)

ประเภทของดินเยือกแข็ง

ชั้นน้ำแข็งแห้งมักจะถูกแบ่งออกเป็นชั้นดินเยือกแข็งที่ไม่ต่อเนื่องกัน โดยที่ชั้นดินเยือกแข็งนั้นครอบคลุม 50 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ของภูมิประเทศ และมักพบในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิเฉลี่ยต่อปี -2 ถึง -4 °C (28 ถึง 25 °F) และ permafrost ประปราย โดยที่ permafrost ครอบคลุมน้อยกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ของภูมิประเทศ และมักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิเฉลี่ยรายปีระหว่าง 0 ถึง -2 °C (32 และ 28 °F) ในวิทยาศาสตร์ดิน เขต permafrost ประปรายคือ SPZ ในขณะที่โซน permafrost ที่ไม่ต่อเนื่องที่กว้างขวางคือโซนการสำรวจระยะไกล มีข้อยกเว้นเกิดขึ้นในไซบีเรียและอะแลสกาที่ไม่มีการเคลือบ ซึ่งระดับความลึกของดินเยือกแข็งในปัจจุบันเป็นเศษของสภาพอากาศในช่วงยุคน้ำแข็ง ซึ่งฤดูหนาวจะหนาวกว่าวันนี้ถึง 11 °C (20 °F)

อุณหภูมิเยือกแข็ง

เมื่ออุณหภูมิผิวดินเฉลี่ยทั้งปีต่ำกว่า -5 °C (23 °F) อิทธิพลของด้านไม่เคยเพียงพอที่จะละลายชั้นดินเยือกแข็งและก่อตัวเป็นโซนชั้นดินเยือกแข็งต่อเนื่อง (เรียกสั้นๆ ว่า CPZ) เส้นของชั้นดินเยือกแข็งที่ต่อเนื่องกันในซีกโลกเหนือแสดงถึงเขตแดนใต้สุดที่แผ่นดินถูกปกคลุมด้วยดินเยือกแข็งต่อเนื่องหรือน้ำแข็งแข็ง

ด้วยเหตุผลที่ชัดเจน การออกแบบบนดินเยือกแข็งเป็นงานที่ยากมาก เส้นชั้นน้ำแข็งแห้งที่ต่อเนื่องกันกำลังเปลี่ยนเหนือหรือใต้ทั่วโลกเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในภูมิภาค ในซีกโลกใต้ เส้นที่เท่ากันส่วนใหญ่จะอยู่ในมหาสมุทรใต้ถ้ามีแผ่นดิน ทวีปแอนตาร์กติกส่วนใหญ่ปกคลุมด้วยธารน้ำแข็ง ซึ่งภูมิประเทศส่วนใหญ่จะละลายในพื้นดิน ดินแดนที่ถูกเปิดโปงของทวีปแอนตาร์กติกาส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็งถาวร

เทือกเขาแอลป์

การประมาณพื้นที่ทั้งหมดของเขตดินเยือกแข็งในเทือกเขาแอลป์นั้นแตกต่างกันอย่างมาก บอคไฮม์และมุนโรรวมแหล่งที่มาทั้งสามและทำการประมาณการแบบตารางตามภูมิภาค (รวมทั้งหมด 3,560,000 km2)

Alpine permafrost in the Andes ไม่ได้อยู่บนแผนที่ ขอบเขตในกรณีนี้จำลองขึ้นเพื่อประมาณปริมาณน้ำในพื้นที่เหล่านี้ ในปี 2009 นักวิจัยชาวอะแลสกาค้นพบดินเยือกแข็งที่ 4,700 เมตร (15,400 ฟุต) บนยอดเขาที่สูงที่สุดของแอฟริกาคือ Mount Kilimanjaro ประมาณ 3° ทางเหนือของเส้นศูนย์สูตร รากฐานบนดิน permafrost ในละติจูดเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องแปลก

ทะเลเยือกแข็งและก้นเยือกแข็ง

ชั้นดินเยือกแข็งในทะเลเกิดขึ้นใต้พื้นทะเลและมีอยู่บนชั้นทวีปขั้วโลกภูมิภาค พื้นที่เหล่านี้ก่อตัวขึ้นในช่วงยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย เมื่อน้ำส่วนใหญ่ของโลกถูกกักขังอยู่ในแผ่นน้ำแข็งบนบกและระดับน้ำทะเลต่ำ เมื่อแผ่นน้ำแข็งละลายและกลายเป็นน้ำทะเลอีกครั้ง ชั้นน้ำแข็งแห้งก็กลายเป็นชั้นที่จมอยู่ใต้น้ำภายใต้สภาวะที่ค่อนข้างอบอุ่นและค่อนข้างเค็มเมื่อเทียบกับชั้นน้ำแข็งแห้งที่พื้นผิว ดังนั้น permafrost ใต้น้ำจึงอยู่ภายใต้สภาวะที่นำไปสู่การลดลง ตาม Osterkamp ดินแห้งแล้งใต้ทะเลเป็นปัจจัยใน การออกแบบ การก่อสร้าง และการดำเนินงานสิ่งอำนวยความสะดวกชายฝั่ง โครงสร้างก้นทะเล เกาะเทียม ท่อใต้ทะเล และหลุมเจาะเพื่อการสำรวจและการผลิต

น้ำแข็งแห้งถาวรแผ่ขยายไปถึงส่วนลึกของฐาน โดยที่ความร้อนใต้พิภพจากโลกและอุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ยต่อปีถึงอุณหภูมิสมดุล 0 °C ความลึกของฐาน permafrost ถึง 1,493 เมตร (4,898 ฟุต) ในแอ่งทางเหนือของแม่น้ำลีนาและแม่น้ำยานาในไซบีเรีย การไล่ระดับความร้อนใต้พิภพคืออัตราการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่สัมพันธ์กับความลึกที่เพิ่มขึ้นภายในโลก ห่างจากขอบเขตของแผ่นเปลือกโลกประมาณ 25-30 °C/km ใกล้พื้นผิวในประเทศส่วนใหญ่ของโลก โดยแปรผันตามค่าการนำความร้อนของวัสดุทางธรณีวิทยา และสำหรับดินเยือกแข็งในดินน้อยกว่าในชั้นหิน

น้ำแข็งในดิน

เมื่อปริมาณน้ำแข็งของดินเยือกแข็งเกิน 250 เปอร์เซ็นต์ (จากมวลน้ำแข็งไปจนถึงดินแห้ง) จัดเป็นน้ำแข็งก้อนใหญ่ ก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่สามารถจัดองค์ประกอบได้ตั้งแต่โคลนน้ำแข็งไปจนถึงน้ำแข็งบริสุทธิ์ ชั้นน้ำแข็งขนาดใหญ่มีความหนาอย่างน้อยอย่างน้อย 2 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลางสั้นอย่างน้อย 10 เมตร บันทึกการพบเห็นครั้งแรกในอเมริกาเหนือโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปที่แม่น้ำแคนนิงในอลาสก้าในปี 2462 วรรณคดีรัสเซียระบุวันที่ก่อนหน้าในปี ค.ศ. 1735 และ ค.ศ. 1739 ระหว่างการสำรวจ Great Northern Expedition ของ P. Lassinius และ Kh. P. Laptev ตามลำดับ น้ำแข็งพื้นดินขนาดใหญ่สองประเภทถูกฝังไว้บนพื้นผิวน้ำแข็งและเรียกว่า "น้ำแข็งในโพรง" การสร้างรากฐานบนดินเยือกแข็งต้องไม่มีธารน้ำแข็งขนาดใหญ่อยู่ใกล้ ๆ

น้ำแข็งที่ฝังอยู่อาจมาจากหิมะ ทะเลสาบน้ำแข็งหรือน้ำแข็งในทะเล aufeis (น้ำแข็งแม่น้ำกลิ้ง) และอาจเป็นรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุดคือน้ำแข็งที่ฝังอยู่

แช่แข็งน้ำบาดาล

น้ำแข็งในกรรมพันธุ์เกิดจากการแช่แข็งของน้ำใต้ดิน ที่นี่น้ำแข็งแยกมีชัยซึ่งเกิดขึ้นจากความแตกต่างของการตกผลึกที่เกิดขึ้นระหว่างการแช่แข็งของการตกตะกอนเปียก กระบวนการนี้มาพร้อมกับการย้ายถิ่นของน้ำไปยังหน้าเยือกแข็ง

น้ำแข็ง Intradiestimal (รัฐธรรมนูญ) ได้รับการสังเกตและศึกษาอย่างกว้างขวางทั่วประเทศแคนาดาและยังรวมถึงน้ำแข็งที่ล่วงล้ำและฉีด นอกจากนี้ ก้อนน้ำแข็ง ซึ่งเป็นน้ำแข็งบดที่แยกออกมาต่างหาก ทำให้เกิดรูปหลายเหลี่ยมที่มีลวดลายหรือรูปหลายเหลี่ยมทุนดราที่จดจำได้ ก้อนน้ำแข็งก่อตัวในแนวธรณีวิทยาที่มีอยู่แล้วพื้นผิว พวกเขาถูกอธิบายครั้งแรกในปี 1919

วัฏจักรคาร์บอน

วัฏจักรคาร์บอนดินเยือกแข็งนั้นเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนคาร์บอนจากดินที่เย็นเยือกแข็งไปยังพืชพรรณและจุลินทรีย์บนบก สู่บรรยากาศ กลับสู่พืช และสุดท้ายกลับสู่ดินเพอร์มาฟรอสต์ผ่านการฝังและการตกตะกอนผ่านกระบวนการแช่เยือกแข็ง คาร์บอนบางส่วนนี้ถูกถ่ายโอนไปยังมหาสมุทรและส่วนอื่น ๆ ของโลกผ่านวัฏจักรคาร์บอนทั่วโลก วัฏจักรนี้รวมถึงการแลกเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนระหว่างส่วนประกอบบนบกกับบรรยากาศ และการขนส่งคาร์บอนระหว่างพื้นดินและน้ำในรูปของก๊าซมีเทน คาร์บอนอินทรีย์ที่ละลาย คาร์บอนอนินทรีย์ที่ละลาย อนุภาคคาร์บอนอนินทรีย์ และอนุภาคคาร์บอนอินทรีย์

ประวัติศาสตร์

ชั้นดินเยือกแข็งของอาร์กติกได้หดตัวลงตลอดหลายศตวรรษ ผลที่ตามมาคือการละลายของดินซึ่งอาจอ่อนแอกว่าและการปล่อยก๊าซมีเทนซึ่งทำให้อัตราการเกิดภาวะโลกร้อนเพิ่มขึ้นในวงจรป้อนกลับ พื้นที่การกระจายของดิน permafrost มีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในประวัติศาสตร์

เมื่อน้ำแข็งถึงขีดสุด ดินเยือกแข็งต่อเนื่องได้ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่กว่าปัจจุบันมาก ในอเมริกาเหนือ มีเพียงแถบดินเยือกแข็งที่แคบมากเท่านั้นที่อยู่ทางตอนใต้ของแผ่นน้ำแข็งละติจูดนิวเจอร์ซีย์ทางตอนใต้ของไอโอวาและทางเหนือของมลรัฐมิสซูรี มีพื้นที่กว้างขวางในภูมิภาคตะวันตกที่แห้งแล้ง ซึ่งขยายไปถึงชายแดนทางใต้ของไอดาโฮและโอเรกอน ในซีกโลกใต้มีหลักฐานบางอย่างของอดีตนิรันดร์ดินเยือกแข็งของช่วงเวลานี้ในโอทาโกตอนกลางและในปาตาโกเนียของอาร์เจนตินา แต่อาจไม่ต่อเนื่องและเกี่ยวข้องกับทุนดรา อัลไพน์เพอร์มาฟรอสต์ยังเกิดขึ้นใน Drakensberg ในช่วงที่มีธารน้ำแข็งสูงกว่า 3,000 เมตร (9,840 ฟุต) อย่างไรก็ตาม รากฐานและรากฐานของดินเยือกแข็งกำลังถูกจัดตั้งขึ้นที่นั่น

โครงสร้างดิน

ดินประกอบด้วยวัสดุตั้งต้นหลายชนิด เช่น หิน ดิน ตะกอน อินทรียวัตถุ น้ำ หรือน้ำแข็ง พื้นดินเยือกแข็งคือสิ่งที่อยู่ใต้จุดเยือกแข็งของน้ำ ไม่ว่าน้ำจะมีอยู่ในสารตั้งต้นหรือไม่ก็ตาม น้ำแข็งบดไม่ได้มีอยู่เสมอไป อย่างเช่น ในกรณีของหินดานที่ไม่มีรูพรุน แต่พบได้บ่อยและอาจมีอยู่ในปริมาณที่เกินจากความอิ่มตัวของไฮโดรลิกที่เป็นไปได้ของซับสเตรตที่ละลายแล้ว

ผลที่ตามมาคือ ปริมาณน้ำฝนที่เพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้อ่อนลงและอาจถล่มอาคารต่างๆ ในพื้นที่เช่น Norilsk ทางตอนเหนือของรัสเซีย ซึ่งอยู่ในเขตดินเยือกแข็ง

ลาดถล่ม

ตลอดศตวรรษที่ผ่านมา มีรายงานกรณีการล่มสลายของเทือกเขาแอลป์ในเทือกเขาทั่วโลก ความเสียหายเชิงโครงสร้างจำนวนมากคาดว่าจะเกี่ยวข้องกับการละลายของน้ำแข็งแห้ง ซึ่งเชื่อกันว่าเกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เชื่อกันว่าชั้นดินเยือกแข็งละลายได้มีส่วนทำให้เกิดดินถล่มที่วัลโพลาในปี 1987 ซึ่งคร่าชีวิตผู้คนไป 22 รายในเทือกเขาแอลป์ของอิตาลี ใหญ่ในทิวเขาส่วนหนึ่งของความเสถียรของโครงสร้างอาจเกิดจากธารน้ำแข็งและดินที่เย็นจัด เมื่อสภาพอากาศอุ่นขึ้น ดินที่เย็นจัดจะละลาย ทำให้โครงสร้างของภูเขามีความเสถียรน้อยลง และในที่สุดความลาดชันก็ล้มเหลวมากขึ้น การเพิ่มอุณหภูมิทำให้ชั้นแอกทีฟมีความลึกมากขึ้น ซึ่งจะทำให้น้ำซึมเข้าไปได้มากขึ้น น้ำแข็งในดินละลาย ทำให้สูญเสียความแข็งแรงของดิน เร่งการเคลื่อนที่ และเศษขยะที่อาจเกิดขึ้น ดังนั้นการก่อสร้างบนดินเยือกแข็งจึงไม่เป็นที่ต้องการอย่างสูง

นอกจากนี้ยังมีข้อมูลเกี่ยวกับการตกลงมาของหินและน้ำแข็งขนาดใหญ่ (สูงถึง 11.8 ล้าน m³), แผ่นดินไหว (สูงถึง 3.9 ล้านไมล์), น้ำท่วม (มากถึง 7, 8 ล้านม³ ของน้ำ) และกระแสน้ำแข็งที่ไหลอย่างรวดเร็ว สาเหตุนี้เกิดจาก "ความลาดชันที่ไม่แน่นอน" ในสภาพดินแห้งแล้งบนที่ราบสูง ความลาดชันที่ไม่แน่นอนในชั้นดินเยือกแข็งที่อุณหภูมิสูงใกล้จุดเยือกแข็งในชั้นดินเยือกแข็งที่ร้อนจัดนั้นสัมพันธ์กับความเครียดที่มีประสิทธิภาพและแรงดันน้ำในรูพรุนที่เพิ่มขึ้นในดินเหล่านี้

การพัฒนาของดินเยือกแข็ง

Jason Kea และผู้เขียนร่วมได้คิดค้นเครื่องวัดความดันแบบไม่มีตัวกรอง (FRP) แบบใหม่เพื่อวัดแรงดันน้ำในรูพรุนในดินที่แช่แข็งบางส่วน เช่น ดินเยือกแข็งที่ร้อนจัด พวกเขาขยายการใช้แนวคิดเรื่องความเค้นที่มีประสิทธิภาพไปยังดินที่แช่แข็งบางส่วนเพื่อใช้ในการวิเคราะห์ความเสถียรของความลาดชันของภาวะโลกร้อนที่ลาดชัน การประยุกต์ใช้แนวคิดของความเครียดที่มีประสิทธิภาพมีข้อดีหลายประการ เช่น ความสามารถในการสร้างฐานและฐานรากบนดินเยือกแข็ง

อินทรีย์

ในบริเวณวงกลมเหนือชั้นน้ำแข็งแห้งมีสารอินทรีย์ 1,700 พันล้านตัน เกือบครึ่งหนึ่งของอินทรียวัตถุทั้งหมด แอ่งนี้ถูกสร้างขึ้นมานับพันปีและค่อยๆ ถูกทำลายในสภาพอากาศหนาวเย็นของอาร์กติก ปริมาณคาร์บอนที่กักเก็บในดินเยือกแข็งเป็นสี่เท่าของปริมาณคาร์บอนที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศโดยกิจกรรมของมนุษย์ในยุคปัจจุบัน

ผลที่ตามมา

การก่อตัวของชั้นดินเยือกแข็งมีนัยสำคัญต่อระบบนิเวศ สาเหตุหลักมาจากการจำกัดโซนราก เช่นเดียวกับข้อจำกัดในเรขาคณิตของถ้ำและโพรงสำหรับสัตว์ที่ต้องการบ้านใต้ดิน ผลกระทบรองส่งผลกระทบต่อชนิดพันธุ์ที่ขึ้นอยู่กับพืชและสัตว์ที่ที่อยู่อาศัยถูกจำกัดด้วยดินเยือกแข็ง ตัวอย่างที่พบได้บ่อยที่สุดคือความชุกของต้นสนสีดำในพื้นที่ดินเยือกแข็งอันกว้างใหญ่ เนื่องจากสายพันธุ์นี้สามารถทนต่อการก่อตัวที่จำกัดบริเวณผิวน้ำได้

บางครั้งมีการคำนวณดินถาวรสำหรับการวิเคราะห์วัสดุอินทรีย์ ดินหนึ่งกรัมจากชั้นที่ใช้งานสามารถมีเซลล์แบคทีเรียได้มากกว่าหนึ่งพันล้านเซลล์ เมื่อวางติดกัน แบคทีเรียจากดินหนึ่งกิโลกรัมของชั้นแอคทีฟจะก่อตัวเป็นโซ่ยาว 1,000 กม. จำนวนแบคทีเรียในดินเพอร์มาฟรอสต์มีความแตกต่างกันอย่างมาก โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ระหว่าง 1 ถึง 1,000 ล้านต่อกรัมของดิน ส่วนใหญ่เหล่านี้แบคทีเรียและเชื้อราในดินที่เย็นจนแข็งไม่สามารถเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการได้ แต่สามารถเปิดเผยเอกลักษณ์ของจุลินทรีย์ได้โดยใช้วิธีการแบบ DNA

ภูมิภาคอาร์กติกกับภาวะโลกร้อน

อาร์กติกเป็นหนึ่งในแหล่งธรรมชาติของก๊าซเรือนกระจกที่มีก๊าซมีเทน ภาวะโลกร้อนกำลังเร่งปล่อย มีเธนจำนวนมากถูกเก็บไว้ในอาร์กติกในแหล่งก๊าซธรรมชาติ ดินเยือกแข็ง และในรูปของคลาเทรตใต้น้ำ แหล่งก๊าซมีเทนอื่นๆ ได้แก่ กระดานใต้ทะเล การขนส่งทางน้ำ การล่าถอยที่ซับซ้อนด้วยน้ำแข็ง น้ำที่เย็นจัดของใต้น้ำ และการสะสมของก๊าซไฮเดรต การวิเคราะห์ด้วยคอมพิวเตอร์เบื้องต้นบ่งชี้ว่าดินที่เย็นยะเยือกสามารถผลิตคาร์บอนได้เท่ากับประมาณ 15 เปอร์เซ็นต์ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในปัจจุบันจากกิจกรรมของมนุษย์ ความร้อนและการละลายของมวลดินทำให้การสร้างบนดินเยือกแข็งนั้นอันตรายยิ่งขึ้น