Permafrost , uneori se face referire prin termenul permafrost , face parte dintr - un cryosol înghețat permanent, cel puțin timp de doi ani, și , prin urmare , rezistent la apa .
Permafrostul există la latitudini mari (permafrost polar și subpolar), dar și la altitudini mari (permafrost alpin). Acoperă o cincime din suprafața pământului, inclusiv 90% din Groenlanda , 80% din Alaska , 50% din Canada și Rusia , mai ales în partea sa siberiană . Este de obicei permanenta dincolo de 60 - lea grad de latitudine și este mai sporadică pentru alpin permafrost.
Este compus termic din trei straturi: primul așa-numit „activ” se dezgheță vara și poate ajunge până la doi până la trei metri; al doilea, supus fluctuațiilor sezoniere, dar constant sub punctul de îngheț , constituie partea permafrostului stricto sensu și se extinde la o adâncime de 10 până la 15 metri ; al treilea poate ajunge la câteva sute de metri, sau chiar să depășească o mie de metri (în Yakutia ), nu experimentează nicio variație sezonieră a temperaturii și este înghețat constant. Temperatura crește acolo sub influența fluxurilor geotermale și atinge 0 ° C la limita inferioară a permafrostului. În permafrost, gheața poate acoperi porii solului sau poate forma corpuri de gheață de diferite geneze. Regiunile subarctice sunt, de asemenea, datorită naturii impermeabile a gheții, zone umede anoxice de mlaștini și turbării unde s- ar fi putut dezvolta microorganisme metanogene . De metan este, de asemenea, în lacurile de termokarst sau LASSA .
Formarea, persistența sau dispariția permafrostului și grosimea acestuia sunt foarte strâns legate de schimbările climatice . Acesta este motivul pentru care permafrostul este studiat ca un indicator al încălzirii globale de către o rețea globală de cercetători bazată pe sondaje, măsurători de temperatură și monitorizare prin satelit, la inițiativa rețelei globale de monitorizare a permafrostului. Dezghețul rapid ar putea crește dramatic cantitățile de gaze cu efect de seră emise de plantele și animalele străvechi înghețate.
Potrivit unui studiu publicat în 2018, permafrostul arctic a devenit cel mai mare rezervor de mercur din lume: aproximativ 1,7 milioane de tone de mercur (echivalent, în volum, la cincizeci de piscine olimpice ) ar fi putut fi prinse acolo în timpul și de la ultima . glaciatiune . Pe măsură ce se topește, eliberează metan, viruși vechi și riscă să contamineze aerul și mediul oceanic cu metilmercur .
Permafrostul, uneori denumit permafrost , este partea unui criosol care este permanent înghețat, cel puțin timp de doi ani și, prin urmare, impermeabil .
Acolo unde este prezent de mai multe cicluri glaciare, permafrostul poate avea o grosime de câteva sute de metri:
Solurile înghețate din Arctica conțin aproximativ 1.668 miliarde de tone de CO 2.
Degradarea profundă a acestui permafrost are loc prin advecția de căldură: apa în stare lichidă circulă în fracturile profunde și decongelează gheața.
Pentru a studia permafrostul (aici în Alaska ), cercetătorii trebuie să folosească instrumente precum ciocanul
Permafrostul devine instabil pe măsură ce se încălzește; aici crăpături vizibile în Suedia, pe platoul turbos al Storflaket lângă Abisko .
Paradoxal, înghețarea solului își modifică proprietățile fizice (umflarea, modificarea porozității etc.), dar se poate forma apă liberă chiar în gheață, precum și în sol înghețat și există o anumită conductivitate hidraulică în solurile înghețate, mai mult sau mai puțin importante în funcție de temperatură, anotimp și tipul de substrat și sol, gradul lor de „saturație” și porozitatea lor . Această conductivitate poate fi măsurată, la fel și permeabilitatea unui sol înghețat. Acest fenomen este important pentru circulația substanțelor nutritive care hrănesc vegetația de suprafață și organismele solului, dar și, acolo unde este cazul, poluanți (de exemplu, precipitații din Cernobâl sau aerosoli sau gaze aduse de ploaie / zăpadă poluată de alte elemente). În ecosistemele terestre reci, cum ar fi Taiga , tundra , acest ciclu special al apei reglează viața solului și afectează viața de suprafață (prin funcțiile rădăcinilor , micorizelor , zonelor umede temporare etc.).
Circulația apei în pământ înghețat corespunde, de asemenea, cu transferuri lente (cu atât mai puternice cu cât permafrostul este gros) și transferuri subtile de calorii care pot trezi coloniile bacteriene, fungice sau simbiotice ale copacilor și plantelor erbacee. Prin urmare, un sol înghețat păstrează o anumită capacitate de infiltrare sau chiar de filtrare . La suprafață, fenomenele de crioturbare pot complica modelarea transferurilor de apă și calorii.
În prezent, reprezintă 23,9% din suprafața lumii, sau 22,790,000 km 2 sau un sfert din suprafața terestră a emisferei nordice.
Ultima extensie maximă datează de acum 18.000-20.000 de ani în timpul ultimului maxim glaciar (DMG), când, de exemplu, întreaga jumătate nordică a Franței a fost înghețată și nivelul mării a fost mai scăzut. 'Aproximativ 120 m . Extinderea minimă datează de acum 6000 de ani în timpul fazei atlantice cunoscut sub numele de „ Holocen climatic optim ”. De atunci, în afară de o încălzire de câteva secole în anii 800, în timpul optimului climatic medieval , înainte de mica perioadă de gheață (PAG), verile din emisfera nordică s-au răcit provocând o tendință de extindere teritorială a permafrostului.
Pentru a defini întinderea trecută a permafrostului, este necesar să se poată colecta urme înscrise în sedimente, cum ar fi loess . Acestea sunt, de exemplu , fisuri de pană care indică o rețea de poligoane de tundră, urme de solifluxiune sau structuri microscopice în sedimente de lut care indică prezența gheții și intensitatea înghețului în sol (segregarea gheții). Dar pe terenuri fără formațiuni de suprafață libere, este mult mai dificil să se cunoască întinderea trecută și să se facă diferența, de exemplu, între permafrost continuu și discontinuu.
În limita sudică, permafrostul la o temperatură aproape de zero vara s-ar putea topi rapid. Canada preconizează că limita sa sudică ar putea astfel să se deplaseze în sus cu 500 km spre nord într-un secol. Puțin mai la nord, doar „stratul activ” va câștiga grosime vara, inducând o creștere a vegetației, dar și mișcări ale terenului determinând fenomene de „ pădure beată ”, modificări și emisii hidrologice și hidrografice. Creșteri ale metanului , dezvoltarea populațiilor de țânțari , etc. Unele modele (canadiene) estimează că efectele semnificative vor apărea în anii 2025-2035 .
Permafrost a ocupat o suprafață mult mai mare în timpul celor cuaternare de gheață vârstele, dar cu toate acestea contribuie la o inerție termică puternică a mediilor din țările nordice. Putem distinge latitudini sau altitudini foarte mari spre latitudini mai mici (sau altitudini), permafrost continuu, permafrost discontinuu sau chiar sporadic. Zona de permafrost discontinuă este dependentă de factori staționari (orientarea pantei, protecția termică de către un lac, o pădure etc.).
În partea sa cea mai sudică, cel mai superficial strat de sol se dezgheță vara. Pe acest molisol sau strat activ , în timpul sezonului de creștere scurt, câteva plante și organisme prosperă, în timp ce nici rădăcinile, nici animalele nu pot pătrunde în permafrostul adevărat.
Peisajul poligonelor tundrei: în timpul unei perioade de dezgheț, rețeaua de pene de gheață evidențiată ( sol structurat ).
Pană secțională de gheață.
Solifluxion în arhipelagul Svalbard .
Este zona de la suprafață care se dezgheță vara prin conducerea căldurii de la suprafață (adâncirea stratului activ). Variază în funcție de altitudine și latitudine, dar și în spațiu și timp, în ritmul glaciațiilor și al încălzirii, uneori brusc, imediat ce stratul de zăpadă se retrage și dezvăluie un sol întunecat care captează căldura pe care albedoul de gheață și zăpadă l-a trimis înapoi cerul. Această zonă este acum în general de câțiva centimetri până la câțiva decimetri adâncime. La limita sa sudică, unde este mai puțin groasă, s-ar putea extinde rapid spre nord. În zonele nordice, construcțiile se bazează acum pe piloți conduși la câțiva metri adâncime și se recomandă păstrarea unui spațiu sub case.
În Alpi , permafrostul se găsește la peste 2.500 de metri pe ubacs . Un dezgheț în aceste zone ar putea provoca alunecări semnificative de teren.
În Elveția , Oficiul Federal pentru Mediu (FOEN) a publicat o hartă și o listă actualizată a zonelor locuite cu risc special. Pericolele alunecărilor de teren există în special pentru localitățile situate în partea de jos a văilor. Printre acestea se numără municipiul Zermatt , înconjurat de trei secțiuni montane care se sprijină pe permafrost. Lista menționează și Sf. Moritz , Saas Balen și Kandersteg . Probabilitatea ca un eveniment mare să se producă crește pe măsură ce gheața se topește din ce în ce mai mult. Riscul nu este numai faptul că masele mari de roci se rup, ci că acestea provoacă reacții în lanț care ar putea provoca daune zonelor locuite, așa cum a fost cazul în Caucaz. În această regiune, în 2002, o prăbușire de stâncă de câteva milioane de metri cubi a tras cu el un ghețar întreg, provocând o alunecare de teren gigantică care a distrus complet o vale de peste treizeci și trei de kilometri.
Topirea gheții de permafrost poate crea termokarsturi , fenomene de solifluxiune și mișcări semnificative ale solului, ceea ce îngrijorează deoarece multe construcții, precum și conducte sunt așezate fără fundamente pe aceste soluri. Orașe întregi sunt construite pe permafrost, cum ar fi Yakutsk, care se sprijină pe trei sute de metri de sol și roci înghețate, unde temperatura medie anuală a crescut cu 2 ° C în treizeci de ani, fără consecințe observabile la adâncime până în prezent, potrivit Institutului Permafrost. acest oras.
Chiar dacă solul nu se topește, o încălzire diferențială între straturile superficiale și profunde ale solului sau între elementele mai mult sau mai puțin bogate în apă din straturile superioare ale solului ar putea provoca daune semnificative prin dilatarea diferențială.
Permafrostul arctic, care conține 1,5 trilioane de tone de gaze cu efect de seră, aproximativ de două ori mai mult decât în atmosferă, este considerat „o bombă cu ceas” . 40% din permafrost ar putea topi în fața XXI - lea secol , potrivit unui studiu britanic al naturii schimbărilor climatice 2017. Există un consens științific că gropile de colaps fenomene (cum ar fi cea a Herschel Island în Canada) , precum și mercur, metan și Emisiile de CO 2 creșterea, inclusiv iarna și va crește în continuare, dar funcționarea iernii (octombrie-aprilie) a geo-ecosistemului arctic (care este de mare importanță pentru modele) a fost încă prea slab înțeleasă pentru ca noi să putem prezice data de la dintre care topirea sa riscă să fugă cu efecte climatice și ecotoxicologice potențial catastrofale.
Potrivit indicilor disponibili în 2019 , permafrostul canadian se topește cu o intensitate care nu era de așteptat în unele regiuni până în jurul anului 2090; și la scară globală, rata de topire a acestuia implică un risc „iminent” de fugă; aceasta este concluzia unui studiu publicat înoctombrie 2019de către membrii rețelei globale de permafrost în revista Nature Climate Change (octombrie 2019). Acest raport se bazează pe rezultatele monitorizării a peste 100 de situri arctice, concluzionând că:
În plus, riscul de incendiu în pădurea boreală ( taiga ; ecosistemul terestru arctic cel mai apropiat de tundră) pare să crească. De exemplu, în Canada, zona taiga a ars la nivel global încă din anii 1960 (de la 1.500 la 75.000 km 2 arși în funcție de an), cu un vârf în iulie. Pe de altă parte, suprafața incendiilor pare să fi scăzut ușor la începutul anilor 2000 (2000-2007).
Topirea permafrostului amenință multe infrastructuri construite pe solul său; se află în special la originea deversării de petrol din Norilsk în 2020. Potrivit unui studiu condus de Jan Hjort, de la Universitatea din Oulu din Finlanda, publicat în 2018 în Nature Communications , „70% din infrastructurile situate în această zonă sunt amenințat iremediabil și patru milioane de oameni afectați ” . Acest lucru se referă în special la Yakutsk , cel mai mare oraș construit pe permafrost și la centrala nucleară Bilibino .
Printre soluțiile identificate de ONG Drawdown, recurgerea la pășunatul crescut al stepelor permafrost este cea mai eficientă soluție pe termen scurt pentru a stopa topirea permafrostului.
Dezghețarea permafrostului permite bacteriilor să crească și pe măsură ce permafrostul se topește, deșeurile organice devin accesibile microbilor care produc CO 2și metan. Astfel, ar putea emite în viitor aproximativ 1,5 miliarde de tone de gaze cu efect de seră în fiecare an.
Este un cerc vicios, deoarece gazele cu efect de seră accelerează încălzirea globală, iar încălzirea globală crește topirea permafrostului. Aceasta se numește o buclă de feedback.
O echipă de cercetători de la CNRS și Universitatea Laval din Quebec a studiat această buclă de feedback, programul APT ( accelerarea dezghețului permafrost ( „topirea accelerată a permafrostului” )), pentru a evalua scara: cantitatea de carbon conținută în permafrost este estimat a fi de două ori mai mare decât cel prezent în atmosferă; prin urmare, este esențială estimarea părții acestui carbon care va fi eliberată în atmosferă de bacterii.
Permafrost totală de topire ar putea crește de temperatura medie globală de 1 acompaniat de de 12 ° C .
Se crede că Permafrost conține mulți viruși, uitați sau necunoscuți. În 2014, profesorul Jean-Michel Claverie și echipa sa au descoperit în permafrost două virusuri uriașe, inofensive pentru oameni, pe care au reușit să le reactiveze. Potrivit lui Jean-Michel Claverie, „această descoperire arată că, dacă suntem capabili să resuscităm viruși vechi de 30.000 de ani, nu există niciun motiv pentru care anumiți viruși care sunt mult mai enervanți pentru oameni, animale sau plante nu ar trebui să supraviețuiască. mai mult de 30.000 de ani ” . În 2016, în Siberia, sporii de antrax în vârstă de 70 de ani au fost eliberați din cadavrul unui ren după ce s-a dezghețat un strat de permafrost, provocând moartea unui copil și numeroase efective de reni. Potrivit lui Philippe Charlier , un patolog și arheo-antropolog, „cele două tulpini ale bacilului studiate de oamenii de știință a mers înapoi la XVIII - lea și la începutul XX - lea secol“ . Jean-Michel Claverie atribuie această tragedie încălzirii globale , menționând că „în 2016, stratul dezghețat a fost mai profund decât în anii precedenți” . Philippe Charlier crede că „pentru moment, renașterea are loc la nivel local, dar s-ar putea răspândi pe întreaga planetă” . Potrivit virologului Jean-Claude Manuguerra, „riscul ar putea proveni din experiențele umane. Pericolul ar fi să poți reconstitui virușii dispăruți din virușii morți ” .
Litoralele și regiunile din Siberia, anterior pustii și accesibile datorită încălzirii globale , conțin depozite semnificative de gaz și petrol, precum și metale prețioase precum aurul și diamantele. În urma voinței politice a președintelui rus Vladimir Putin , minele de suprafață, cu diametrul de trei până la patru kilometri și adâncimea de până la un kilometru, au fost deschise pentru a exploata aceste zăcăminte prin îndepărtarea permafrostului. Profesorul Jean-Michel Claverie a susținut în 2016 că această exploatare duce la manipularea lucrurilor la care oamenii nu au fost niciodată expuși și acuză operatorii ruși că nu iau „nicio măsură de precauție bacteriologică” .
Dezghețul crescând al permafrostului are multe efecte asupra ecosistemelor și peisajului:
