Permafrost - Енциклопедия на; заобикаляща среда
Вечната замръзналост се среща на повърхността на Земята, особено в Северното полукълбо. Дебелината и непрекъснатостта му зависят от географската ширина и надморската височина. Има две основни категории вечни замръзвания: гъста и непрекъсната вечна замръзналост, която заема големи площи от континенталните шелфове на Аляска, Канада и Сибир; и по-малко дебелата и често прекъсната, дори спорадична, надморска височина, която се отнася до планинските вериги и по-специално алпийските вериги. При тях скалните ледници представляват забележителна форма, чийто генезис и поведение са предмет на специални изследвания, различни от конвенционално извършваните върху „истински“ ледници. Тази статия също така обсъжда рисковете, свързани с планинската вечна лед в контекста на изменението на климата.
1. Определение и разпространение на вечната замръзналост
Понятието за вечна слана (Английско име) или вечна слана е дефиниран за първи път през 1947 г. [1] и оттогава е важна част от изследванията на криосферата.
Вечната замръзналост е термично и времево явление, обозначаващо подпочвени почви, при които температурата никога не се повишава над 0 ° C в продължение на поне една година. Може да повлияе на всички видове материали: скалист субстрат, повърхностни образувания, почви. Той може да съдържа или да не съдържа лед: в скалата количеството лед обикновено е ограничено до запълване на пукнатини, докато при повърхностни образувания може да бъде значително: запълване на цялото интерстициално пространство (наситена вечна замръзналост), включително малки слоеве или лещи, и превишават по обем дела на скалистия материал (пренаситена вечна слана).
Вечната замръзналост представлява около 20% от континенталната повърхност на Земята, или 25 милиона км 2, една четвърт от земната маса на Северното полукълбо. За сравнение, континенталният лед (морският лед не е включен) обхваща 16 милиона км 2 .
зоната на непрекъснатата вечна замръзналост (повече от 80% от повърхността),
прекъснатата зона на вечната замръзналост (между 30 и 80% от повърхността),
спорадична вечна замръзналост (по-малко от 30% от повърхността),
вечна слана в изолирани петна.
Докато повечето вечни замръзвания се намират на високи географски ширини, те се срещат и на височина в планинските вериги. По този начин в Алпите, непрекъснат вечен замръз е потенциално наличен над приблизително 2500 m в северна ориентация, по-непрекъснат вечен замръзнал над 3500 до 4000 m. Според изчисленията на модела, вечната замръзналост може да покрие площ от 1300 km² във френските Алпи [2], повече от два пъти повърхността на ледниците (приблизително 500 km²).
2. Структура на вечната замръзналост
Образуването, устойчивостта или изчезването на вечната замръзналост зависи много от климата. Разпределението, температурата и дебелината му реагират на промени в естествената среда и на антропогенни смущения, причиняващи промяна в топлинния режим на почвата. Вертикалната структура на вечната замръзналост, по-специално нейното съдържание на лед, зависи както от климата, така и от топографските, геоложките и геоморфологичните условия (Фигура 2).
На типичния термичен профил ясно се появяват три нива:
Повиква се повърхностният слой, чиято температура надвишава 0 ° C през лятото (и поради което се размразява сезонно) активен слой. Строго погледнато, вечната замръзналост следователно се отнася само до слоя, разположен под активния слой, чиято температура остава трайно под 0 ° C. Активният слой може да бъде с дебелина от няколко десетки сантиметра в торфени арктически терен на тундрата и с дебелина до 3 до 7 метра в скалист, беден на лед терен в Алпите.
Слоят, който никога не се размразява е вечна слана в строгия смисъл. Под нивото, на което се срещат кривите на максималната и минималната температура (Tmin и Tmax), земята не е обект на годишни колебания в температурата на въздуха. Тази максимална дълбочина на проникване на годишните вариации зависи много от съдържанието на лед. Той може да бъде само на няколко метра в богат на лед терен и да достигне 20 до 30 метра в скалист терен в Алпите.
Дълбочината на основа на вечната замръзналост се определя от средната температура на въздуха на мястото, което обуславя тази на вечната замръзналост, и от геотермалния градиент: най-дълбокият вечен замръзване съответства на най-студения и сух климат (ниското ниво на снежна покривка съкращава изолацията, осигурена от сняг). Например, дълбочината на вечната замръзналост е няколкостотин метра в канадския Далечен север или в Сибир. В Алпите сондажите, извършени между 1998 и 2010 г., показват, че на надморска височина от 3000 метра вечната слана може да достигне дебелина от стотина метра.
Взаимодействието между климата над земята и климата под него е сложно и зависи от множество фактори, много от които са чувствителни към изменението на климата. Топлинните трептения в атмосферата обикновено се намаляват с дълбочина поради топлопроводимостта на почвата и снежната покривка. Обикновено има забавяне във времето между промените в температурата на повърхността на почвата и промените в дълбочината във вечната замръзналост; в случай на гъста вечна замръзналост (Северна Америка, Сибир и др.), тази промяна може да бъде от порядъка на стотици до хиляди години, в тази на тънката вечна замръзналост (Алпи и др.) може да се брои в години или десетилетия.
3. Вечни ледове и алпийски скални ледници
Всеки тип земя е вероятно да бъде засегнат от вечната замръзналост, независимо дали е скална основа или седимент.
В случай на скална маса ще имаме работа със скала, повече или по-малко счупена и "циментирана" от лед. Делът на леда е ограничен до запълване на пукнатини и може да бъде почти нула в случай на малко счупена скала, но може да играе значителна роля за стабилността на скалните маси.
В случай на повърхностни образувания, вечната замръзналост е вероятно да се образува от скални отломки (колувиум, морени и сипеи) и лед (в резултат на уплътняването на снежни и лавинни потоци и замръзване на вода от проникване). Условията, при които може да се образува тази вечна слана, зависят от надморската височина (обикновено по-голяма от 2500 метра в нашите умерени географски ширини), експозицията и геоморфологичния контекст (наличие на ледник; наличие на груби отпадъчни отлагания, играещи изолационна роля. Термичен, дори студен капан, за земята) и топографски (ефект на засенчване, басейн със студен въздух и др.).