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关于永久冻土的10个令人不寒而栗的事实

Permafrost in Eastern Siberia.

雅库茨克是俄罗斯萨哈共和国的首都,常被称为地球上最冷的城市。这是有充分理由的:在冬天,气温往往徘徊在刺骨的零下58华氏度左右。极端的气候决定了极端的生活方式;居民们不能戴眼镜,否则眼镜会冻僵他们的脸,在等公交车的时候,他们必须挤在温暖的公交车站或附近的商店里,以避免体温过低。

对于生活在永久冻土上的人们来说,这些预防措施是不容置疑的:永久冻土遍布北美、欧洲和亚洲的极地周围。永久冻土含有比人类所能产生的更多的温室气体,更不用说被困在冰雪中数千年的疾病了,它比我们看到的要多得多,这10个事实只能触及表面。

1. 永久冻土覆盖了地球表面约11%的面积。

Pavel Melnikow in Cave at Yakutsk's Permafrost Institute

Pavel Melnikow在雅库茨克永久冻土研究所的洞穴里。/迪恩·康格/GettyImages

尽管科学的描述因研究而异,但永久冻土通常被定义为完全冻结两年或两年以上的土地。传统的估计表明,目前世界上永久冻土层的面积约为2280万平方公里(880万平方英里)。作为背景,这大约占北半球暴露陆地表面的15%,占地球总表面的11%。

永久冻土层在北半球普遍存在,在阿拉斯加、加拿大和俄罗斯占据了大片领土。有些分类将总面积扩大到包括喜马拉雅山脉的最高峰以及南极的无冰陆地。如果永久冻土区的大小不同,那么它们的深度也不同。在一些地方,冻土可以渗透到地表以下三英尺处。在其他地方,它的厚度接近5000英尺。

2. 永久冻土层有两种类型。

研究人员通常将永久冻土分为两种主要类型:连续的和不连续的。连续永冻层是从一个地方延伸到另一个地方的不间断的冻土区域。由于气候变化,位于俄罗斯西伯利亚地区的世界上最大的连续永久冻土层之一正在迅速融化。

与此同时,不连续的永久冻土被划分为不同的区域。一些永久冻土层被地形破坏了,雪和冰被保存在山的阴影中,而不是在阳光下。在其他地方,永久冻土被气候破坏,部分在夏季融化,冬季重新形成。不连续的永久冻土可以在加拿大的哈德逊湾找到。

3.融化的永久冻土可以呈现出奇怪的polygo最终的形状。

Aerial view of polygons in the Tundra of the Arctic North Slope of Alaska in the Natio<em></em>nal Petroleum Reserve, Alaska.

阿拉斯加苔原上的多边形。/ Patrick J. Endres/Corbis/Getty Images

如果你认为永久冻土是一片平坦、毫无特色的景观,那你就大错特错了。几个世纪,有时甚至几十年,融化的雪会渗入地面的裂缝,形成乍一看不自然的形状,但实际上却绝非如此。这些马赛克,也可以在干燥的泥滩上发现,可以覆盖数千平方英里,每个多边形的直径从30到100英尺不等。

因为多角形冰原是由冰融化形成的,所以随着全球变暖的持续,多角形冰原出现得越来越频繁也就不足为奇了。但多角形的田地并不是永久冻土侵蚀的唯一表现。在阿拉斯加,变暖的地面导致山体滑坡、湖泊干涸,并形成充满融化冰的新洼地。

4. 永久冻土保存了各种史前标本。

Aichi Expo 2005 During Press Day

在俄罗斯的永久冻土中发现的猛犸象。/ Koichi Kamoshida/GettyImages

永久冻土区有丰富的动植物。因为冻土通常被一层薄薄的潮湿的非冻土覆盖,一些物种成功地在这些不适宜居住的栖息地定居下来。耐寒植物,如松树、落叶松和云杉;北极柳树、沙棘草和许多不同的苔藓、草、地衣和莎草已经适应了极寒、多风和极短的生长季节。然而,地球越变暖,其他植物就能向北迁移,最终把苔原变成林地。

永久冻土带还保存了各种史前动植物,它们曾经把冻土带称为自己的家。在永久冻土中发现的动物包括长毛猛犸象和长毛犀牛的幼崽;洞狮、熊、野牛、狼等等。随着时间的推移,他们冰冷的坟墓不仅保存了他们的骨骼,还保存了他们的皮肤、头发,有时甚至还保存了他们最后的一餐,这对科学家来说特别有价值。

5. 在永久冻土上生活需要特殊的建筑。

Portrait of a Co<em></em>nstruction Worker

一个公司 建筑工人在雅库茨克的永久冻土上打桩。/迪恩·康格/GettyImages

虽然世界上大部分永久冻土区仍然无人居住,但已经有人居住的部分需要一种独特的建筑形式来实现。因为将建筑物直接建在永久冻土上可能会提高下面土壤的温度——导致冻结的水泥状地面变成吞噬房屋的泥土——所以建筑物必须建在木桩或砾石垫上。

雅库茨克的大多数建筑都建在离地三英尺高的高跷上,居民可以使用炉子和锅炉,而不必担心他们的财产会变成一滩流沙。不幸的是,由于全球变暖,这个数百年的传统不再奏效。每年,这座西伯利亚城市(以及其他地方)都会有数十座建筑因永久冻土融化而倒塌。

6. 永久冻土是目前世界上最大的碳汇之一。

永久冻土层在加拿大延伸至2000多英尺深,在俄罗斯延伸至4000英尺深,估计含有1700亿吨有机碳,是目前地球大气中碳含量的两倍。

经过数百万年的积累,大部分有机碳来自长期死亡的植物,这些植物由于永久的寒冷而无法分解。但是,随着全球变暖导致永久冻土融化,这些植物将开始腐烂,并将碳(二氧化碳和甲烷)释放到地球的大气中。一些专家认为,永久冻土中碳的加速流失将使冻土变成温室气体污染的巨大来源。

7. 永久冻土层低温冻结了古老而危险的疾病。

除了温室气体,永久冻土的融化还可能释放大量的古老疾病。虽然长毛象和洞穴狮子被保存在冰中已经死了很长时间,但它们携带的病毒和细菌可以从它们长期的休眠中被重新激活。2014年,一位法国病毒学家用一种2.7万年前的病毒感染了阿米巴原虫,这种病毒是在一头刚解冻的猛犸象胃里发现的。随着永久冻土变得不那么稳定,这些病原体有可能与现存的植物和动物接触,而这些植物和动物往往不再具有应对它们的免疫能力。

其中一些永久冻土病原体已经被释放出来。1997年,从阿拉斯加永久冻土中找到的一名因纽特妇女的肺部样本被发现携带导致1918年流感大流行的流感毒株的遗传物质,而300年前的一名俄罗斯妇女的遗体则显示出天花的痕迹。2016年,一场导致2000头西伯利亚驯鹿死亡的炭疽热爆发与永久冻土融化有关。

8. 永久冻土融化可能会造成70万亿美元的生态损失的经济损失。

根据2019年发表在《科学》杂志上的一篇论文,预计永久冻土融化释放的二氧化碳和甲烷量将加速全球变暖对世界经济的破坏性影响,到2300年估计会造成70万亿美元的损失。

该研究的作者声称,他们的研究是第一个计算永久冻土融化和白冰消失将造成多少经济损失的研究。白冰通过反射阳光使地球降温。基于最先进的数学模型,这项研究确实发现,永久冻土融化的经济成本并不像以前认为的那么高。

9. 永久冻土很难测量。

NASA Researchers Tour Permafrost Tunnel Near Fairbanks, Alaska

美国宇航局的研究人员参观阿拉斯加费尔班克斯附近的永久冻土隧道。/ Mario Tama/GettyImages

尽管有前面提到的表面面积,但永久冻土无法从太空中看到。卫星图像上也看不到。由于大部分永久冻土存在于地球表面以下,直到最近,它的大小、范围、状况和分布只能通过在地面上钻孔来测量——这是一个劳动密集型的过程,在数字技术的帮助下正在慢慢改善。

通过将陆地表面温度和土壤湿度等相关测量相结合,美国宇航局喷气推进实验室的查尔斯·米勒等研究人员能够更清晰地了解永久冻土。他在接受欧洲航天局(European Space Agency)采访时说:“我们有20多年前北半球永久冻土变化的详细记录,这是改进气候模型的关键。”

10. 冻土融化将改变房地产市场。

Global Warming - Greenland - Melting Perma Frost

在格陵兰岛的伊卢利萨特,出租车司机拉尔斯·汤姆森站在一个由永久冻土融化造成的裂缝上方。/ Orjan F. Ellingvag/GettyImages

全球变暖正逐渐将地球上以前不适宜居住的地区变成适宜居住的地方——住宅和商业房地产投资者密切关注着这一发展。例如,虽然气温上升使雅库特人的生活变得困难,但它们实际上可以以农业和矿物开采的形式为格陵兰岛的居民创造新的经济机会。

阿拉斯加也是如此。年,科学记者盖亚·文斯推测,加州有一天可能会成为“美国最适合居住的地方”。因此,文斯预计,美国的开发商将寻求扩大这个北部州目前规模不足的基础设施,以便考虑到从世界上其他更热的地区移居到这里的移民,这些地区可能很快就会变得不适合居住。

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