Αιώνια παγωμένα εδάφη: περιοχές διανομής, θερμοκρασία, χαρακτηριστικά ανάπτυξης

2024 Συγγραφέας: Henry Conors | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-02-12 05:51

Από αυτό το άρθρο θα μάθετε για τα χαρακτηριστικά των μόνιμα παγωμένων εδαφών που είναι κοινά στις ζώνες μόνιμου παγετού. Στη γεωλογία, το μόνιμο πάγο είναι η γη, συμπεριλαμβανομένου του πετρώδους (κρυωτικού) εδάφους, που υπάρχει σε θερμοκρασία παγώματος 0 °C ή χαμηλότερη για δύο ή περισσότερα χρόνια. Το μεγαλύτερο μέρος του μόνιμου παγετού βρίσκεται σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη (μέσα και γύρω από τις περιοχές της Αρκτικής και της Ανταρκτικής), αλλά, για παράδειγμα, στις Άλπεις βρίσκεται σε υψηλότερα υψόμετρα.

Ο επίγειος πάγος δεν υπάρχει πάντα, όπως μπορεί να συμβαίνει με το μη πορώδες υπόβαθρο, αλλά συχνά βρίσκεται σε ποσότητες που υπερβαίνουν τον πιθανό υδραυλικό κορεσμό του εδαφικού υλικού. Το μόνιμο πάγο αποτελεί το 0,022% του συνολικού νερού στη Γη και υπάρχει στο 24% των ανοιχτών εδαφών στο βόρειο ημισφαίριο. Εμφανίζεται επίσης υποβρύχια στις υφαλοκρηπίδες των ηπείρων που περιβάλλουν τον Αρκτικό Ωκεανό. Σύμφωνα με μια ομάδα επιστημόνων, μια παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας κατά 1,5 °C (2,7 °F) πάνω από την τρέχουσατα επίπεδα θα είναι αρκετά για να ξεκινήσει η απόψυξη του μόνιμου παγετού στη Σιβηρία.

Μελέτη

Σε αντίθεση με τη σχετική έλλειψη αναφορών για κατεψυγμένα εδάφη στη Βόρεια Αμερική πριν από τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, η βιβλιογραφία για τις μηχανικές πτυχές του μόνιμου παγετού ήταν διαθέσιμη στα ρωσικά. Ξεκινώντας το 1942, ο Simon William Muller εμβάθυνε στη σχετική βιβλιογραφία που είχε η Βιβλιοθήκη του Κογκρέσου και η Βιβλιοθήκη της Γεωλογικής Υπηρεσίας των Ηνωμένων Πολιτειών για να παράσχει στην κυβέρνηση ένα εγχειρίδιο μηχανικής και τεχνική έκθεση για το μόνιμο πάγο μέχρι το 1943.

Ορισμός

Permafrost είναι έδαφος, βράχος ή ίζημα που έχει παγώσει για περισσότερα από δύο συνεχόμενα χρόνια. Σε περιοχές που δεν καλύπτονται από πάγο, υπάρχουν κάτω από ένα στρώμα εδάφους, βράχου ή ιζήματος που παγώνει και ξεπαγώνει κάθε χρόνο και ονομάζεται «ενεργό στρώμα». Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι το μόνιμο πάγο εμφανίζεται σε μέση ετήσια θερμοκρασία -2 °C (28,4 °F) ή χαμηλότερη. Το πάχος του ενεργού στρώματος ποικίλλει ανάλογα με την εποχή, αλλά κυμαίνεται από 0,3 έως 4 μέτρα (ρηχά κατά μήκος της αρκτικής ακτής, βαθιά στη νότια Σιβηρία και στο οροπέδιο Qinghai-Θιβετιανό).

Γεωγραφία

Τι γίνεται με την εξάπλωση του μόνιμου παγετού; Η έκταση του μόνιμου παγετού ποικίλλει ανάλογα με το κλίμα: σήμερα στο βόρειο ημισφαίριο, το 24% της γης χωρίς πάγο - που ισοδυναμεί με 19 εκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα - επηρεάζεται λίγο πολύ από το μόνιμο πάγο.

Λίγο περισσότερο από το ήμισυ αυτής της περιοχής καλύπτεται από συνεχή μόνιμο πάγο,περίπου το 20 τοις εκατό είναι ασυνεχής μόνιμος παγετός και λίγο λιγότερο από το 30 τοις εκατό είναι σποραδικός μόνιμος πάγος. Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της επικράτειας βρίσκεται στη Σιβηρία, τον βόρειο Καναδά, την Αλάσκα και τη Γροιλανδία. Κάτω από το ενεργό στρώμα, οι ετήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του μόνιμου παγετού γίνονται μικρότερες με το βάθος. Το βαθύτερο βάθος του μόνιμου παγετού εμφανίζεται εκεί όπου η γεωθερμική θερμότητα διατηρεί τις θερμοκρασίες πάνω από το μηδέν. Πάνω από αυτό το όριο, μπορεί να υπάρχει μόνιμος παγετός, η θερμοκρασία του οποίου δεν αλλάζει ετησίως. Πρόκειται για «ισόθερμο μόνιμο πάγο». Οι περιοχές με μόνιμα παγωμένα εδάφη είναι ελάχιστα κατάλληλες για ενεργό ανθρώπινη ζωή.

Κλίμα

Ο μόνιμος παγετός σχηματίζεται συνήθως σε οποιοδήποτε κλίμα όπου η μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα είναι κάτω από το σημείο πήξης του νερού. Εξαιρέσεις μπορούν να βρεθούν σε υγρά χειμερινά κλίματα, όπως στη Βόρεια Σκανδιναβία και στη βορειοανατολική Ρωσία δυτικά των Ουραλίων, όπου το χιόνι λειτουργεί ως μονωτικό κάλυμμα. Οι παγετώδεις περιοχές μπορεί να αποτελούν εξαιρέσεις. Επειδή όλοι οι παγετώνες θερμαίνονται στις βάσεις τους από τη γεωθερμική θερμότητα, οι εύκρατοι παγετώνες που βρίσκονται κοντά στο σημείο τήξης υπό πίεση μπορεί να έχουν υγρό νερό στα όρια με τη γη. Επομένως, είναι απαλλαγμένα από μόνιμο πάγο. Οι «απολυκτώδεις» ψυχρές ανωμαλίες στη γεωθερμική κλίση σε περιοχές όπου ο βαθύς μόνιμος παγετός που αναπτύχθηκε κατά τη διάρκεια του Πλειστόκαινου επιμένει μέχρι και αρκετές εκατοντάδες μέτρα. Αυτό είναι εμφανές από μετρήσεις θερμοκρασίας πηγαδιών στη Βόρεια Αμερική και την Ευρώπη.

Θερμοκρασία υπόγεια

Τυπικά, η θερμοκρασία στο υπόγειο ποικίλλει από εποχή σε εποχή λιγότερο απόθερμοκρασία του αέρα. Ταυτόχρονα, οι μέσες ετήσιες θερμοκρασίες τείνουν να αυξάνονται με το βάθος ως αποτέλεσμα της γεωθερμικής κλίσης του φλοιού της γης. Έτσι, εάν η μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα είναι ελαφρώς κάτω από τους 0 °C (32 °F), ο μόνιμος παγετός θα σχηματιστεί μόνο σε μέρη που προστατεύονται - συνήθως στη βόρεια πλευρά - δημιουργώντας ασυνεχές μόνιμο πάγο. Τυπικά, το μόνιμο πάγο θα παραμείνει ασυνεχές σε κλίματα όπου η μέση ετήσια θερμοκρασία επιφάνειας του εδάφους είναι -5 έως 0°C (23 έως 32°F). Οι περιοχές με υγρούς χειμώνες που αναφέρονται παραπάνω ενδέχεται να μην έχουν ακόμη και διαλείπον μόνιμο παγετό έως -2 °C (28 °F).

Τύποι μόνιμου παγώματος

Το

Το μόνιμο πάγο συχνά διαιρείται περαιτέρω σε εκτεταμένο ασυνεχές μόνιμο πάγο, όπου το μόνιμο πάγο καλύπτει το 50 έως 90 τοις εκατό του τοπίου και συνήθως βρίσκεται σε περιοχές με μέσες ετήσιες θερμοκρασίες από -2 έως -4 °C (28 έως 25 °F), και σποραδικό μόνιμο πάγο, όπου ο μόνιμος παγετός καλύπτει λιγότερο από το 50 τοις εκατό του τοπίου και εμφανίζεται συνήθως σε μέσες ετήσιες θερμοκρασίες μεταξύ 0 και -2 °C (32 και 28 °F). Στην επιστήμη του εδάφους, η σποραδική ζώνη μόνιμου παγετού είναι η SPZ, ενώ η εκτεταμένη ασυνεχής ζώνη μόνιμου παγετού είναι η ζώνη τηλεπισκόπησης. Εξαιρέσεις συμβαίνουν στη Σιβηρία και την Αλάσκα χωρίς υαλοπίνακες, όπου το τρέχον βάθος του μόνιμου παγετού είναι κατάλοιπο των κλιματικών συνθηκών κατά την Εποχή των Παγετώνων, όπου οι χειμώνες ήταν 11 °C (20 °F) ψυχρότεροι από σήμερα.

Θερμοκρασία μόνιμου παγετού

Όταν οι μέσες ετήσιες θερμοκρασίες της επιφάνειας του εδάφους είναι κάτω από -5 °C (23 °F), η επίδραση της πτυχήςδεν μπορεί ποτέ να είναι αρκετό για να ξεπαγώσει το μόνιμο πάγο και να σχηματίσει μια συνεχή ζώνη μόνιμου παγώματος (CPZ για συντομία). Η γραμμή του συνεχούς μόνιμου παγετού στο βόρειο ημισφαίριο αντιπροσωπεύει το νοτιότερο όριο όπου η γη καλύπτεται από συνεχή μόνιμο πάγο ή παγετώδη πάγο.

Για προφανείς λόγους, η σχεδίαση σε permafrost είναι ένα εξαιρετικά δύσκολο έργο. Η συνεχής γραμμή μόνιμου παγετού αλλάζει βόρεια ή νότια σε όλο τον κόσμο λόγω της περιφερειακής κλιματικής αλλαγής. Στο νότιο ημισφαίριο, το μεγαλύτερο μέρος της αντίστοιχης γραμμής θα βρισκόταν στον Νότιο Ωκεανό αν υπήρχε ξηρά. Το μεγαλύτερο μέρος της ηπείρου της Ανταρκτικής καλύπτεται από παγετώνες, κάτω από τους οποίους το μεγαλύτερο μέρος του εδάφους υπόκειται σε τήξη στο έδαφος. Η εκτεθειμένη γη της Ανταρκτικής είναι σε μεγάλο βαθμό μόνιμος παγετός.

Άλπεις

Οι εκτιμήσεις για τη συνολική έκταση της ζώνης μόνιμου παγετού στις Άλπεις ποικίλλουν πολύ. Οι Bockheim και Munro συνδύασαν τις τρεις πηγές και έκαναν υπολογισμούς σε πίνακα ανά περιοχή (3.560.000 km2 συνολικά).

Ο μόνιμος πάγος των Άλπεων στις Άνδεις δεν ήταν στον χάρτη. Η έκταση σε αυτή την περίπτωση μοντελοποιείται για την εκτίμηση της ποσότητας νερού σε αυτές τις περιοχές. Το 2009, ένας ερευνητής από την Αλάσκα ανακάλυψε μόνιμο πάγο στα 4.700 μέτρα (15.400 πόδια) στην υψηλότερη κορυφή της Αφρικής, το όρος Κιλιμάντζαρο, περίπου 3° βόρεια του ισημερινού. Οι θεμελιώσεις σε μόνιμα παγωμένα εδάφη σε αυτά τα γεωγραφικά πλάτη δεν είναι ασυνήθιστες.

Παγωμένες θάλασσες και παγωμένος βυθός

Το θαλάσσιο μόνιμο πάγο εμφανίζεται κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας και υπάρχει σε πολικές υφαλοκρηπίδεςπεριφέρειες. Αυτές οι περιοχές σχηματίστηκαν κατά την τελευταία εποχή των παγετώνων, όταν το μεγαλύτερο μέρος του νερού της Γης ήταν κλειδωμένο σε στρώματα πάγου στη στεριά και η στάθμη της θάλασσας ήταν χαμηλή. Καθώς τα στρώματα πάγου έλιωναν και έγιναν πάλι θαλασσινό νερό, ο μόνιμος παγετός μετατράπηκε σε βυθισμένα ράφια κάτω από σχετικά ζεστές και αλμυρές οριακές συνθήκες σε σύγκριση με το μόνιμο παγωμένο στην επιφάνεια. Επομένως, το υποβρύχιο μόνιμο πάγο υπάρχει υπό συνθήκες που οδηγούν στη μείωσή του. Σύμφωνα με την Osterkamp, ο υποθαλάσσιος μόνιμος παγετός είναι ένας παράγοντας «στο σχεδιασμό, την κατασκευή και τη λειτουργία παράκτιων εγκαταστάσεων, δομών βυθού, τεχνητών νησιών, υποθαλάσσιων αγωγών και γεωτρήσεων για εξερεύνηση και παραγωγή.

Το

Μόνιμος πάγος εκτείνεται στα βάθη της βάσης, όπου η γεωθερμική θερμότητα από τη Γη και η μέση ετήσια θερμοκρασία επιφάνειας φτάνουν σε θερμοκρασία ισορροπίας 0 °C. Το βάθος της βάσης του μόνιμου παγετού φτάνει τα 1.493 μέτρα (4.898 πόδια) στις βόρειες λεκάνες των ποταμών Λένα και Γιάνα στη Σιβηρία. Η γεωθερμική κλίση είναι ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας σε σχέση με την αύξηση του βάθους στο εσωτερικό της Γης. Μακριά από τα όρια της τεκτονικής πλάκας, είναι περίπου 25-30 °C/km κοντά στην επιφάνεια στις περισσότερες χώρες του κόσμου. Διαφέρει ανάλογα με τη θερμική αγωγιμότητα του γεωλογικού υλικού και είναι λιγότερο για τον μόνιμο παγετό στο έδαφος παρά στο υπόστρωμα.

Πάγος στο χώμα

Όταν η περιεκτικότητα σε πάγο του μόνιμου παγετού υπερβαίνει το 250 τοις εκατό (από μάζα πάγου έως ξηρό έδαφος), ταξινομείται ωςτεράστιος πάγος. Τα ογκώδη σώματα πάγου μπορεί να ποικίλλουν σε σύνθεση από παγωμένη λάσπη έως καθαρό πάγο. Τα τεράστια στρώματα πάγου έχουν ελάχιστο πάχος τουλάχιστον 2 μέτρα, μικρή διάμετρο τουλάχιστον 10 μέτρα. Οι πρώτες καταγεγραμμένες θεάσεις στη Βόρεια Αμερική έγιναν από Ευρωπαίους επιστήμονες στον ποταμό Canning στην Αλάσκα το 1919. Η ρωσική λογοτεχνία δίνει μια παλαιότερη ημερομηνία το 1735 και το 1739 κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Βόρειας Εκστρατείας των P. Lassinius και Kh. P. Laptev, αντίστοιχα. Οι δύο κατηγορίες μαζικών πάγων εδάφους είναι ο θαμμένος επιφανειακός πάγος και ο λεγόμενος «intra-shed ice». Η δημιουργία οποιωνδήποτε θεμελίων σε μόνιμο πάγο απαιτεί να μην υπάρχουν μεγάλοι παγετώνες κοντά.

Ο θαμμένος επιφανειακός πάγος μπορεί να προέρχεται από χιόνι, παγωμένο πάγο λίμνης ή θάλασσας, aufeis (τυλιγμένος πάγος ποταμού) και πιθανώς η πιο κοινή παραλλαγή είναι ο θαμμένος παγετώδης πάγος.

Πάγωμα υπόγειων υδάτων

Ο πάγος του ενδομήκους σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της κατάψυξης των υπόγειων υδάτων. Εδώ, επικρατεί πάγος διαχωρισμού, ο οποίος συμβαίνει ως αποτέλεσμα της διαφοροποίησης κρυστάλλωσης που συμβαίνει κατά την κατάψυξη της υγρής βροχόπτωσης. Η διαδικασία συνοδεύεται από μετανάστευση νερού στο μέτωπο κατάψυξης.

Ο ενδοδιεθνής (συνταγματικός) πάγος έχει παρατηρηθεί και μελετηθεί ευρέως σε όλο τον Καναδά και περιλαμβάνει επίσης τον διεισδυτικό πάγο και τον πάγο με έγχυση. Επιπλέον, οι σφήνες πάγου, ένας ξεχωριστός τύπος πάγου εδάφους, παράγουν αναγνωρίσιμα πολύγωνα με σχέδια ή πολύγωνα τούνδρας. Οι σφήνες πάγου σχηματίζονται σε μια προϋπάρχουσα γεωλογικήυπόστρωμα. Περιγράφηκαν για πρώτη φορά το 1919.

Κύκλος άνθρακα

Ο κύκλος του μόνιμου παγωμένου άνθρακα αφορά τη μεταφορά άνθρακα από τα μόνιμα παγωμένα εδάφη στη χερσαία βλάστηση και τα μικρόβια, στην ατμόσφαιρα, πίσω στη βλάστηση και, τέλος, πίσω στο μόνιμο παγωμένο έδαφος μέσω της ταφής και της κατακρήμνισης μέσω κρυογονικών διεργασιών. Μέρος αυτού του άνθρακα μεταφέρεται στον ωκεανό και σε άλλα μέρη του πλανήτη μέσω του παγκόσμιου κύκλου άνθρακα. Ο κύκλος περιλαμβάνει την ανταλλαγή διοξειδίου του άνθρακα και μεθανίου μεταξύ των επίγειων συστατικών και της ατμόσφαιρας, και τη μεταφορά άνθρακα μεταξύ ξηράς και νερού με τη μορφή μεθανίου, διαλυμένου οργανικού άνθρακα, διαλυμένου ανόργανου άνθρακα, ανόργανων σωματιδίων άνθρακα και οργανικών σωματιδίων άνθρακα.

Ιστορία

Ο μόνιμος παγετός της Αρκτικής συρρικνώνεται με τους αιώνες. Η συνέπεια αυτού είναι η απόψυξη του εδάφους, το οποίο μπορεί να είναι πιο αδύναμο, και η απελευθέρωση μεθανίου, η οποία συμβάλλει στην αύξηση του ρυθμού της υπερθέρμανσης του πλανήτη σε έναν βρόχο ανάδρασης. Οι περιοχές κατανομής των μόνιμων εδαφών έχουν αλλάξει συνεχώς στην ιστορία.

Στο τελευταίο μέγιστο παγετώνων, ο συνεχής μόνιμος παγετός κάλυψε πολύ μεγαλύτερη περιοχή από ό,τι σήμερα. Στη Βόρεια Αμερική, μόνο μια πολύ στενή ζώνη μόνιμου παγετού υπήρχε νότια του στρώματος πάγου γεωγραφικού πλάτους του Νιου Τζέρσεϊ στη νότια Αϊόβα και το βόρειο Μισούρι. Ήταν εκτεταμένη στις ξηρότερες δυτικές περιοχές, όπου εκτεινόταν στα νότια σύνορα του Αϊντάχο και του Όρεγκον. Στο νότιο ημισφαίριο, υπάρχουν κάποιες ενδείξεις ενός πρώην αιώνιουμόνιμος παγετός αυτής της περιόδου στο κέντρο του Οτάγκο και στην Αργεντινή Παταγονία, αλλά μάλλον ήταν ασυνεχής και συνδέθηκε με την τούνδρα. Μόνιμος πάγος των Άλπεων εμφανίστηκε επίσης στο Drakensberg κατά την ύπαρξη παγετώνων άνω των 3.000 μέτρων (9.840 πόδια). Ωστόσο, θεμέλια και θεμέλια στο μόνιμο πάγο δημιουργούνται ακόμη και εκεί.

Δομή εδάφους

Το έδαφος μπορεί να αποτελείται από πολλά υλικά υποστρώματος, συμπεριλαμβανομένων των πετρωμάτων, των ιζημάτων, της οργανικής ύλης, του νερού ή του πάγου. Παγωμένο έδαφος είναι οτιδήποτε βρίσκεται κάτω από το σημείο πήξης του νερού, ανεξάρτητα από το αν υπάρχει νερό στο υπόστρωμα ή όχι. Ο πάγος εδάφους δεν υπάρχει πάντα, όπως μπορεί να συμβαίνει με το μη πορώδες υπόστρωμα, αλλά είναι κοινός και μπορεί να υπάρχει σε ποσότητες μεγαλύτερες από τον πιθανό υδραυλικό κορεσμό του αποψυγμένου υποστρώματος.

Ως αποτέλεσμα, οι βροχοπτώσεις αυξάνονται, οι οποίες με τη σειρά τους εξασθενούν και πιθανώς καταρρέουν κτίρια σε περιοχές όπως το Norilsk στη βόρεια Ρωσία, η οποία βρίσκεται στη ζώνη του μόνιμου παγετού.

Κάτευση πλαγιάς

Κατά τον περασμένο αιώνα, έχουν αναφερθεί πολλές περιπτώσεις αστοχίας αλπικών πρανών σε οροσειρές σε όλο τον κόσμο. Μεγάλος αριθμός δομικών ζημιών αναμένεται να σχετίζεται με το λιώσιμο του μόνιμου παγετού, το οποίο πιστεύεται ότι προκαλείται από την κλιματική αλλαγή. Το λιώσιμο του μόνιμου παγετού πιστεύεται ότι συνέβαλε στην κατολίσθηση του 1987 στη Val Pola που σκότωσε 22 ανθρώπους στις ιταλικές Άλπεις. Μεγάλο σε οροσειρέςμέρος της δομικής σταθερότητας μπορεί να οφείλεται σε παγετώνες και μόνιμο παγετό. Καθώς το κλίμα θερμαίνεται, ο μόνιμος παγετός ξεπαγώνει, οδηγώντας σε λιγότερο σταθερή δομή του βουνού και τελικά σε μεγαλύτερη αστοχία της πλαγιάς. Η αύξηση της θερμοκρασίας επιτρέπει βαθύτερα βάθη του ενεργού στρώματος, γεγονός που συνεπάγεται ακόμη μεγαλύτερη διείσδυση νερού. Ο πάγος στο έδαφος λιώνει, προκαλώντας απώλεια της αντοχής του εδάφους, επιταχυνόμενη κίνηση και πιθανές ροές συντριμμιών. Επομένως, η κατασκευή σε μόνιμο πάγο είναι εξαιρετικά ανεπιθύμητη.

Υπάρχουν επίσης πληροφορίες για μαζικές πτώσεις βράχων και πάγου (έως 11,8 εκατομμύρια m³), σεισμούς (έως 3,9 εκατομμύρια μίλια), πλημμύρες (έως 7, 8 εκατομμύρια m³ νερού) και η ταχεία ροή του βραχώδους πάγου. Αυτό προκαλείται από την «αστάθεια των πλαγιών» σε συνθήκες μόνιμου παγετού στα ορεινά. Η αστάθεια κλίσης στο μόνιμο πάγο σε υψηλές θερμοκρασίες κοντά στο πάγωμα σε θερμαινόμενο μόνιμο πάγο σχετίζεται με αποτελεσματική καταπόνηση και αυξημένη πίεση νερού πόρων σε αυτά τα εδάφη.

Ανάπτυξη μόνιμα παγωμένων εδαφών

Ο Jason Kea και οι συνεργάτες του έχουν εφεύρει ένα νέο άκαμπτο πιεζόμετρο χωρίς φίλτρο (FRP) για τη μέτρηση της πίεσης του νερού στους πόρους σε μερικώς παγωμένα εδάφη όπως η θέρμανση του μόνιμου παγετού. Επέκτειναν τη χρήση της έννοιας της αποτελεσματικής καταπόνησης σε μερικώς κατεψυγμένα εδάφη για χρήση στην ανάλυση σταθερότητας πλαγιών θερμαινόμενων πλαγιών μόνιμου παγετού. Η εφαρμογή της έννοιας του αποτελεσματικού στρες έχει πολλά πλεονεκτήματα, για παράδειγμα, την ικανότητα να χτίζει κανείς βάσεις και θεμέλια σεμόνιμα παγωμένα εδάφη.

Βιολογικό

Στη βόρεια κυκλική περιοχή, το μόνιμο πάγο περιέχει 1.700 δισεκατομμύρια τόνους οργανικού υλικού, σχεδόν το ήμισυ του συνόλου της οργανικής ύλης. Αυτή η λεκάνη έχει δημιουργηθεί εδώ και χιλιετίες και σιγά σιγά καταστρέφεται στις ψυχρές συνθήκες της Αρκτικής. Η ποσότητα άνθρακα που δεσμεύεται στο μόνιμο πάγο είναι τέσσερις φορές η ποσότητα άνθρακα που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα από την ανθρώπινη δραστηριότητα στη σύγχρονη εποχή.

Συνέπειες

Ο σχηματισμός του μόνιμου παγετού έχει σημαντικές επιπτώσεις για τα οικολογικά συστήματα, κυρίως λόγω των περιορισμών που τίθενται στις ριζικές ζώνες, καθώς και των περιορισμών στη γεωμετρία των κρησφύγετων και των λαγούμια για την πανίδα που απαιτούν υπόγεια σπίτια. Οι δευτερεύουσες επιπτώσεις επηρεάζουν είδη που εξαρτώνται από φυτά και ζώα των οποίων ο βιότοπος περιορίζεται από τον μόνιμο παγετό. Ένα από τα πιο κοινά παραδείγματα είναι η επικράτηση της μαύρης ερυθρελάτης σε τεράστιες περιοχές μόνιμου παγετού, καθώς αυτό το είδος μπορεί να ανέχεται την εγκατάσταση που είναι περιορισμένη κοντά στην επιφάνεια.

Οι υπολογισμοί των μόνιμα παγωμένων εδαφών γίνονται μερικές φορές για την ανάλυση οργανικού υλικού. Ένα γραμμάριο χώματος από ένα ενεργό στρώμα μπορεί να περιέχει πάνω από ένα δισεκατομμύριο βακτηριακά κύτταρα. Όταν τοποθετούνται το ένα κατά μήκος του άλλου, τα βακτήρια από ένα κιλό εδάφους του ενεργού στρώματος σχηματίζουν μια αλυσίδα μήκους 1000 km. Ο αριθμός των βακτηρίων στο μόνιμο παγωμένο έδαφος ποικίλλει ευρέως, συνήθως μεταξύ 1 και 1000 εκατομμυρίων ανά γραμμάριο εδάφους. Τα περισσότερα από αυτάΤα βακτήρια και οι μύκητες στο μόνιμο παγωμένο έδαφος δεν μπορούν να καλλιεργηθούν στο εργαστήριο, αλλά η ταυτότητα των μικροοργανισμών μπορεί να αποκαλυφθεί χρησιμοποιώντας μεθόδους που βασίζονται στο DNA.

Η περιοχή της Αρκτικής και η υπερθέρμανση του πλανήτη

Η περιοχή της Αρκτικής είναι μία από τις φυσικές πηγές αερίων του θερμοκηπίου μεθανίου. Η υπερθέρμανση του πλανήτη επιταχύνει την απελευθέρωσή της. Μεγάλη ποσότητα μεθανίου αποθηκεύεται στην Αρκτική σε κοιτάσματα φυσικού αερίου, μόνιμο πάγο και με τη μορφή υποβρύχιων clathrates. Άλλες πηγές μεθανίου περιλαμβάνουν τα υποθαλάσσια taliks, τις ποτάμιες μεταφορές, την υποχώρηση του συμπλέγματος πάγου, τον υποθαλάσσιο μόνιμο πάγο και τις αποθέσεις ένυδρων αερίων σε αποσύνθεση. Η προκαταρκτική ανάλυση υπολογιστή δείχνει ότι το μόνιμο πάγο μπορεί να παράγει άνθρακα ίσο με περίπου το 15 τοις εκατό των σημερινών εκπομπών από ανθρώπινες δραστηριότητες. Η θέρμανση και η απόψυξη των ορεινών όγκων του εδάφους καθιστά ακόμη πιο επικίνδυνη την οικοδόμηση σε μόνιμο πάγο.