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。國際凍土協會提供的數據顯示，永久凍土大約占據北半球陸地的25%，63%的俄羅斯領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。

氣候變化會導致永久凍土層迅速融化。專家預測，到本世紀末，曾經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已經發生一系列生態環境的改變，比如凍土退化等。部分永久凍土區退化為季節凍土區。同時，永久凍土區的最大凍深也在發生變化。有研究表明，凍土退化已經引起冬季（枯水期）徑流增加、夏季徑流減少、年內徑流過程變緩等現象。

凍土一旦融化，導致的環境變化及對人類的危害不容小覷。主要包括：

汞中毒。據聯合國環境部門統計數據顯示，北極永久凍土層中儲存有56700立方米的汞。永久凍土融化導致的最直接問題是汞中毒。

地質災害。由于氣候變化導致凍土解凍，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，這些永久凍土區的土地承載力可能降低75%～95%。導致這些城市發生毀滅性災害的根本原因，是凍土區的地表巖土因溫度變化而反復發生凍結與融化，即凍融作用。

凍融作用可以形成多種地質災害，如凍脹、熱融滑塌、熱融沉陷等。這些災害經常破壞鐵路、公路、橋梁、房屋等工程設施，導致路基鼓脹或沉陷、房屋開裂變形等。2010年發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的大型坍塌地質災害。

近年來，我國青藏高原永久凍土區由于自然環境變化和人為活動的影響，出現很多凍融作用。目前，青藏工程走廊內的永久凍土退化顯著，凍融災害增多，高寒生態系統面臨新的挑戰。

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

對西藏那曲流域高寒草甸的相關研究表明，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，會加速土壤養分的流失和凍結過程，增加對土壤結構的破壞。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。更令科學界擔心的是，北極永久凍土中，有積累了數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，通過現代科技重構了這種病毒，并用它來感染體外培養的細胞和小鼠。結果表明，這株病毒對小鼠的感染能力和致病能力都強于現有流感病毒。

此外，美國和德國研究人員發現，一種被稱為“熱喀斯特”湖的形成會導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，導致地表發生凹陷，雨水和融水將其填充為“熱喀斯特”湖，湖水又會導致岸邊和湖底凍土層突然融化，使凍土融化導致的全球變暖速度比此前預計的至少快一倍。

科學家估計，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有的一倍左右，導致全球平均氣溫上升3.5攝氏度。而高溫會蒸發掉更多的河流，導致大規模的干旱和沙漠性氣候，出現颶風、熱浪、暴雨、山火、干旱等極端天氣的頻率也會增加。