冻土是什么?定义、类型和示例

永冻层是冻结的地面，包括沙子、土壤或岩石，保持冻结至少两年。它可以在陆地上，但也可以在海洋下找到。有些永久冻土已经冻结了数百年甚至数千年，但它不同于冬天结冰夏天解冻的地面。永久冻土在季节变化中保持冻结状态。

永久冻土可能有几英尺深，甚至更深。有些地方的永久冻土层有一英里深。它覆盖了大片区域，如整个北极苔原，但也可以在较小的特定地点发现，如山的背风面或山顶。

在陆地面积较多的北半球，大约四分之一的地面是永久冻土。它在很多你可能会想到的地方，比如加拿大、格陵兰岛、西伯利亚北部地区，以及北冰洋海底。阿拉斯加几乎85%的土地都被永久冻结了。但你也会在你意想不到的高海拔地区发现永久冻土，比如落基山脉和西藏的山顶。在南半球，它分布在安第斯山脉和新西兰的南阿尔卑斯山脉。

永冻层定义

在1943年美国地质调查局(USGS)的一份报告中，西蒙·威廉·穆勒(Simeon William Mueller)首次用英文命名了永久冻土，但之前也有人注意到过。穆勒的大部分信息来自19世纪的俄罗斯工程报告，因为在建造西伯利亚大铁路时必须处理永久冻土。

永久冻土层可以在冰层下面找到，因此永久冻土层开始于冰结束的地方，但它也可以在科学家所说的“活动层”下面找到。这是一层土壤、沙子、岩石或其他混合物，它们可能会随着天气条件(如下雨或晴天)的变化而季节性或月度冻融。在活动层的情况下，你必须往下挖大约一英尺或更多才能找到下面的永久冻土层。

这意味着有些地区的永久冻土就存在于地表，活跃层以下，或在一年中可能变化的冰层或雪层以下(永久冻土可能在一年中有一部分时间在雪下，而在一年中有一部分时间暴露在外面)。这些变化可能是季节性的，受到天气或地热活动和其他因素的影响。

通常，永久冻土只存在于年平均气温较低的地方，即水的冰点:32华氏度(0摄氏度)或以下。但是，独特的当地和历史条件可能意味着，在平均温度更高的地方可能会发现永久冻土。

连续多年冻土

当平均土壤温度为23华氏度(-5摄氏度)时，就足够冷了，以至于地面一直处于冰冻状态。当一个景观90%-100%的地面被冻结时，它被称为连续的永久冻土层。北半球有一条连续的永久冻土线，它代表着陆地被永久冻土(或冰川冰)覆盖的最南端。因为这条线所在的区域是在海洋下面，所以在南半球没有类似的区域。

不连续的冻土

当50%-90%的地面保持冰冻状态时，就会出现不连续多年冻土。当地面保持寒冷但空气温度季节性波动时，就会发生这种情况。在这些地区，一些土层在夏天会融化，而其他阴凉或受保护的地区可能会保持冰冻状态。

零星的冻土

当一个地区的永久冻土层小于50%时，它被认为是零星永久冻土层。这种情况发生在与不连续永久冻土层类似的地方，但可能在海拔略低的地方，或暴露在更多阳光或暖流的地区。

类型的冻土

其他一些永久冻土的子集描述的是它们被发现的区域，而不是它们的范围。

高山

大多数高山永久冻土是不连续的，因为它发生在较高的海拔，而且当地的天气条件和地质特征会影响它。阿尔卑斯永久冻土可以发生在任何足够冷的地方，所以它们并不孤立于近极地地区。例如，2009年，研究人员在非洲乞力马扎罗山(mount . Kilimanjaro)上发现了永久冻土，那里距离赤道只有大约200英里。它是在靠近山顶的一个未被冰川覆盖的地区被发现的。

科学家对高山永久冻土的范围很感兴趣，因为它们含有与土壤结合在一起的淡水。当永久冻土融化时，可能会将水释放到生态系统中，包括古老的水，但仍有很多未知——例如，安第斯山脉的永久冻土还没有被绘制出来。

水下

海底永久冻土埋于极地地区的海底之下。这些永久冻土是古老的，形成于上一个冰河期，当时海平面较低。当陆地上的冰原融化时，海平面上升，海水覆盖了这片冰冻的土地。永久冻土被永久淹没，直到今天，它会使水下钻探或海底管道的安装复杂化。

土壤的形成

在永久冻土环境中形成了许多有趣的土壤形态，这与水在冻结和融化时膨胀和收缩与当地土壤、岩石和沙子相互作用的组合和影响有关。beplay体育官网电脑

多边形

从空中看，多边形就像一个巨大的拼图。它们是在寒冷的冬季温度导致土壤收缩的季节中形成的。当它这样做的时候，它会产生裂缝;然后这些裂缝被春天的融水填满(例如，来自附近山上积雪融化的水)。由于水流入的原始土壤下面是寒冷的永久冻土，水结冰膨胀，形成楔形冰。这个循环可能会持续数年，而且每次裂缝都会加深;在某种程度上，楔子变得非常厚，它们把土壤推成看起来像多边形的隆起。

小丘

如果你在看它们的时候不知道它们是什么，你可能只会认为pingo是一个漂亮的圆形小山。但在有永久冻土的地区，它们有点具有欺骗性，因为虽然它们的外部是由土壤构成的，但内部是由固态冰构成的核心。它们可能更像只有10英尺高，底部稍宽一些的土堆，也可能相当大，有几百英尺高。根据发表在《冰冻圈》(the Cryosphere)杂志上的一项研究，地球上估计有11000只平果熊，其中大部分生活在苔原生物气候带。

融冻泥流

地表涨落是一个总称，它涵盖了地面上层在其下面的冻土上移动的几个过程。永久冻土就像一个坚硬的、不透水的表面，所以当它上面的土壤或沙子被液体饱和时，它就会在重力的作用下慢慢从斜坡上滑下来。太阳涨落有几种不同的类型，有证据表明，这一过程甚至可能在火星上看到。

热岩溶

喀斯特通常指的是一种石灰岩或含有这种岩石的过程，但在这种情况下不涉及石灰岩-它只是看起来像在石灰岩中看到的类似过程。温度岩溶是由冻胀形成的，它把位于永久冻土之上的活动层的小圆顶推高。当变暖发生时，圆顶会坍塌，留下一个凹的褶皱。从这些构造中，平戈鱼可以发育。在某些情况下，会形成非常大的热岩溶，当它们充满水时，就会变成小池塘甚至湖泊。

永久冻土在融化吗?

目前，永久冻土覆盖了一些巨大的土地面积(在北半球，估计有900万平方英里，相当于美国、加拿大和中国的面积之和)，但它正在缩小。

因为北极变暖永冻层的融化速度是温带地区的两倍，而永冻层对温度的微小变化也很敏感，这比科学家们预期的要快。《自然气候变化》(Nature Climate Change)杂志上一项被广泛引用的研究估计，如果地球温度比工业化前的水平高2摄氏度(我们目前所处的轨道)，永久冻土将减少40%。

永久冻土与气候危机

永久冻土的融化有很多影响。首先，当它融化时，它会释放出来温室气体特别是甲烷，进入大气。这就形成了一个反馈循环——随着更多的永久冻土层融化，更多的温室气体进入大气，气候就会进一步升温。第二，融化的永久冻土当地的影响，包括破坏建筑物和交通系统的稳定，以及可能发生的破坏性洪水或滑坡/泥石流事件。

除了生态和经济后果，生活在永久冻土上的社区已经开始失去建筑，在一些地方，整个城镇可能不得不搬迁。在阿拉斯加、格陵兰岛、加拿大和俄罗斯，永久冻土融化导致房屋和建筑倒塌或沉没。在俄罗斯,背面佛库塔煤窑里做苦力在美国，40%的建筑结构完整性受损诺里尔斯克镍业该市有17.5万人口，60%的建筑因永久冻土融化而受损，10%的房屋已经被废弃。

由于地下条件的变化，重建也很困难。在许多这样的地方，住房已经稀缺，受影响的大多数是土著人民，他们的社区已经在这些地区生活了数千年。

生态后果

融化的永久冻土改变了地貌。随着永久冻土的融化，正如加拿大北极地区，阿拉斯加，俄罗斯和其他地方所发生的一样，曾经为灰熊，驯鹿而其他动物则在土壤的塌陷下消失。这是因为当地表下的水收缩而内部的冰融化时，地面被推高并重新排列。动物食用植物，如蔓越莓、蓝莓、灌木、地衣和其他可食用植物都无法在泥泞和粉质的冲击下存活下来。

温室气体的排放

由人类引起的气候变化引发的永久冻土融化可能会形成一个危险的反馈循环。根据发表在《自然》杂志上的一项研究，估计仅在北极的永久冻土层中就有1400亿吨的碳碳正在被释放比预期的更快。这大约是工业革命开始以来人类排放总量的四倍，使它成为世界上最大的碳汇之一。如果释放出来，这些碳需要被考虑到全球产出科学家用它来更好地理解气候变化对未来的影响。

如果永久冻土融化时释放出更多的温室气体，升温将加速，导致更多的气体被释放，更多的永久冻土融化，以此类推。

病毒和细菌

某些生物可以在冰中保存数千年。条件接近理想——寒冷、黑暗和低氧的环境意味着这些微小细胞中的一些可以存活。beplay体育官网电脑在永久冻土层中冻结的病毒、真菌和细菌，当它们通过融化的水冲进供水系统时，可能会变得活跃。

这在2016年就已经发生了anthrax-carrying驯鹿被埋在永久冻土层里75年了。根据发表在《公共科学图书馆·综合》(Plos One)杂志上的一项研究，炭疽菌进入供水系统，导致数十人患病，一名小男孩死亡，数千只驯鹿也死亡。在阿拉斯加发现的完整尸体上也发现了1918年的西班牙流感病毒，甚至大约4万年前的蠕虫在解冻后也复活了。潜伏在永久冻土中的古老病毒和细菌可能造成的污染的全部程度尚不清楚。

经济的影响

对于像因纽特人这样居住在永冻层融化地区的土著民族来说，寻找食物将变得越来越困难，因为成千上万的滑坡和热喀斯特滑坡已经发生，并将在未来几年发生。这些地貌变化可以通过崩塌改变海岸，可以改变溪流流动的方式和地点，并可能导致湖泊干涸。所有这些现象也会对该地区的野生动物产生负面影响，而野生动物是人类赖以生存的。

永久冻土融化还会导致建筑和道路倒塌，这些建筑和道路需要重建或废弃，同时也会导致任何商业活动，从石油和天然气钻探到石油管道，以及任何其他依赖稳定地面和可靠供水的商业或社区。由于其广泛的影响，难以估计永久冻土融化的确切金额。

其他后果

融化的永久冻土带很可能会发现埋藏了数千年的古代文明、动物和地球历史的遗迹。一个有3000年历史的西伯利亚王子的坟墓已经在一个偏远地区被发现，这对研究那个时间和地点的考古学家来说是一个福音。