探秘永久凍土

周穎

永久凍土主要分布在南極、北極和一些臨近北極圈的國家，以及中國、俄羅斯和歐洲等地的高海拔地區(qū)。國際凍土協(xié)會提供的數(shù)據(jù)顯示，永久凍土大約占據(jù)北半球陸地的25%，63%的俄羅斯領(lǐng)土位于永久凍土層之上。在我國，永久凍土面積占全國面積的21.5%，多數(shù)分布在大興安嶺、青藏高原、祁連山及喜馬拉雅山等地。

與想象中荒涼的景象不同，永久凍土層蘊含著豐富的淡水、礦產(chǎn)及森林等資源，其含水量占地球可用淡水資源的69%。有研究表明，永久凍土中的碳含量約為1.6萬億噸，大約是世界土壤中碳總量的1/3、大氣含碳量的2倍。

氣候變化會導(dǎo)致永久凍土層迅速融化。專家預(yù)測，到本世紀末，曾經(jīng)和俄羅斯一樣大的北極永久凍土層可能會縮小到阿拉斯加那么大。

在全球變暖的大背景下，對氣候變化極為敏感的寒區(qū)已經(jīng)發(fā)生一系列生態(tài)環(huán)境的改變，比如凍土退化等。部分永久凍土區(qū)退化為季節(jié)凍土區(qū)。同時，永久凍土區(qū)的最大凍深也在發(fā)生變化。有研究表明，凍土退化已經(jīng)引起冬季（枯水期）徑流增加、夏季徑流減少、年內(nèi)徑流過程變緩等現(xiàn)象。

凍土一旦融化，導(dǎo)致的環(huán)境變化及對人類的危害不容小覷。主要包括：

汞中毒。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，北極永久凍土層中儲存有56700立方米的汞。永久凍土融化導(dǎo)致的最直接問題是汞中毒。

地質(zhì)災(zāi)害。由于氣候變化導(dǎo)致凍土解凍，建在俄羅斯西伯利亞永久凍土層之上的城市將在未來35年面臨坍塌的威脅。到2050年，這些永久凍土區(qū)的土地承載力可能降低75%～95%。導(dǎo)致這些城市發(fā)生毀滅性災(zāi)害的根本原因，是凍土區(qū)的地表巖土因溫度變化而反復(fù)發(fā)生凍結(jié)與融化，即凍融作用。

凍融作用可以形成多種地質(zhì)災(zāi)害，如凍脹、熱融滑塌、熱融沉陷等。這些災(zāi)害經(jīng)常破壞鐵路、公路、橋梁、房屋等工程設(shè)施，導(dǎo)致路基鼓脹或沉陷、房屋開裂變形等。2010年發(fā)生在山西省陽曲縣的黃土崩塌事故，就是因氣溫突升，表層凍土迅速解凍誘發(fā)的大型坍塌地質(zhì)災(zāi)害。

近年來，我國青藏高原永久凍土區(qū)由于自然環(huán)境變化和人為活動的影響，出現(xiàn)很多凍融作用。目前，青藏工程走廊內(nèi)的永久凍土退化顯著，凍融災(zāi)害增多，高寒生態(tài)系統(tǒng)面臨新的挑戰(zhàn)。

生態(tài)惡化。凍土融化時滲出的水分，以及冰川融水增加、氣溫上升，短期內(nèi)可能會促進高原植被生長，使西藏生態(tài)系統(tǒng)得到局部改善。但從長遠來看，凍土涵養(yǎng)水源的功能減弱或喪失，可能會引起凍土區(qū)土壤干旱，引發(fā)并加劇青藏高原高寒草地的退化，從而造成青藏高原生態(tài)的進一步惡化。

對西藏那曲流域高寒草甸的相關(guān)研究表明，隨著凍融頻率的增加，高寒草甸根系受到的傷害增大，共生固氮能力和抗病能力顯著降低，會加速土壤養(yǎng)分的流失和凍結(jié)過程，增加對土壤結(jié)構(gòu)的破壞。在這一系列影響下，西藏那曲流域高寒草甸生物量最終會減少，高寒草甸生長、生存將受到威脅。

釋放溫室氣體和遠古病毒。更令科學(xué)界擔(dān)心的是，北極永久凍土中，有積累了數(shù)萬年的大量溫室氣體（甲烷和二氧化碳等），甚至還有“沉睡”的遠古病毒。一旦凍土融化，很可能向外釋放這些“魔鬼”。

科學(xué)家們從阿拉斯加永久凍土中找到過一具1918年流感受害者的遺體，通過現(xiàn)代科技重構(gòu)了這種病毒，并用它來感染體外培養(yǎng)的細胞和小鼠。結(jié)果表明，這株病毒對小鼠的感染能力和致病能力都強于現(xiàn)有流感病毒。

此外，美國和德國研究人員發(fā)現(xiàn)，一種被稱為“熱喀斯特”湖的形成會導(dǎo)致北極永久凍土突然融化。研究顯示，凍土層中大量冰融化成水后體積變小，導(dǎo)致地表發(fā)生凹陷，雨水和融水將其填充為“熱喀斯特”湖，湖水又會導(dǎo)致岸邊和湖底凍土層突然融化，使凍土融化導(dǎo)致的全球變暖速度比此前預(yù)計的至少快一倍。

科學(xué)家估計，若北極永久凍土全部融化，可使大氣中溫室氣體的含量增加至現(xiàn)有的一倍左右，導(dǎo)致全球平均氣溫上升3.5攝氏度。而高溫會蒸發(fā)掉更多的河流，導(dǎo)致大規(guī)模的干旱和沙漠性氣候，出現(xiàn)颶風(fēng)、熱浪、暴雨、山火、干旱等極端天氣的頻率也會增加。