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中国青藏铁路遭遇最大难题?全球永久冻土融化:俄罗斯束手无策!

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  2019年11月,美国海洋和大气管理局(NOAA)的北极报告发布,全球变暖导致的北极永久冻土带,每年将向大气层释放约3~6亿吨有机碳,这相当于发达国家日本的碳排放量,而随着全球变暖加剧,这个数字还可能成倍增长!

  

  北半球永久冻土带中封存了大约1.46~1.6万亿吨有机碳,如果全部释放,它引发的的后果绝对不堪设想,但我们不需要等到它们全部释放,因为冻土带的融化已经让北半球如芒在背!

  永久冻土带,它的面积到底有多大?

  关于永久冻土带的作用,有个小故事:科学家非常想找出1918年的西班牙大流感的病毒,但无论在欧洲还是美洲,掩埋起来的尸体都已经腐烂,病毒也已经灰飞烟灭!正当全球科学家为之沮丧时,瑞典医生约翰·哈尔丁在因纽特小村布雷维格(Brevig Mission)中,发现1918年西班牙大流感时去世的村民,从他们身上提取了足够的样本,终于还原了当年夺去了5000万人生命的病毒!

  

  冻土带是温度在0°C或低于0°C,至少连续冻结两年的岩土层,一般分布在南北纬48度以上的地区,厚度随着纬度增加而增厚,比如多年冻土地带冬天冻土厚达440米,美国阿拉斯加可厚达726米,在加拿大和北极群岛最厚达1,493米。

  北极永久冻土的有机碳库

  

  冻土带的上层会在夏季融化,成为活动冻土层,下层即使在夏季仍然处在冻结状态,因为热量短时间内无法传递到下层冻土,地球上的冻土面积大约占全球面积20%以上,主要分布在北半球,占北半球面积25%。

  西伯利亚永久冻土带融化,俄罗斯束手无策

  巨大面积的多年冻土带就像是一个巨型冰箱,它将微生物、有机碳以及汞和土壤保存在相应的位置,它的功能是将地球在数百万年来植物在阳光的作用下吸收的碳封锁在冻土内,比如冰河时期的植物秋天枯萎后被埋入冻土,形成肥沃的黑土,冻土带中封存的碳是大气层中的2倍以上,还有有毒的重金属蓄积和史前的各种微生物。

  北极永冻土的古老土壤

  

  当然它的另一个功能是则是俄罗斯整个西伯利亚的交通以及石油天然气运输便捷通道的支撑地基,铁路桩基在永久冻土带上,石油天然气管道也在永久冻土带上,随着全球变暖,这些位置迟早都会被波及!

  

  冻土突然融化,俄罗斯措手不及

  从大气向冻土层传递热量需要很长的时间,尽管北极的变暖速度比地球上其他任何地方都要快。仅在过去的十年中,温度就升高了1℃,但想要传递到冻土深处,也许还要数十年的时间!

  

  但根据《自然地球科学》的一项新研究,由于极地温度升高,某些地方的永久冻土层将会突然融化,其过程有些戏剧性,但非常令人担忧:

  冻土中会夹杂着大约20%的碎冰,这些冰融化时会变成水渗入冻土缝隙,留下的孔洞结构会使冻土结构松散,并且很快又会渗入水,这些融化的水会充满裂缝,并且高于0摄氏度的水会继续融化下层冻土,形成了水池,继而向四周侵蚀,变成了一个个冻土带上的湖!

  

  加拿大哈德逊湾的多年冻土解冻池加拿大哈德逊湾的多年冻土解冻湖

  

  加拿大科学家发现班克斯岛上,从1984年到2013年,大规模地面塌陷增加了60倍,而在阿拉斯加,大大小小的湖泊超过1000个,加拿大育空地区、西北地区和努武特地区,当然还有广袤的俄罗斯西伯利亚地区,那些从空中识别率极高的冻土带湖泊,每年都在大幅度增加!

  北极永久冻土的融化

  

  所以冻土带的消失速度正在超出科学家的预估,它将产生一系列严重的问题,冻土带下方融化失去支撑,会造成山体滑坡、塌陷,俄罗斯就有有个蝌蚪状的巨型塌陷区域,如此巨大,连国际空间站上都能看到!

  

  当然另一个更严重的问题就是,俄罗斯在西伯利亚冻土带上的火车轨道、石油与天然气管道,都在永久冻土上,这个问题看俄罗斯要如何处理,比如45%的油气田也将受到永久冻土融化的威胁,东西伯利亚到太平洋的1590公里石油管道,雅马-涅涅茨地区1260公里天然气管道系统可能将处在相当大的风险中!

  

  如果置之不理,那么俄罗斯赖以生存的石油和天然气将无法运出西伯利亚,但更严重的是可能会发生严重泄漏,也许2020年俄罗斯北极柴油泄漏大家还心有余悸,但要是石油输送管道爆裂,这后果将会严重得多!

  

  而根据芬兰、挪威、俄罗斯和美国科学家进行的一项研究,到2050年,北极地区建在永久冻土带上的1200多个居民点,36000座建筑物,13000公里的道路和100个机场可能变成高危环境,大约100万人口将受到影响。

  

  

  青藏高原永久冻土带融化,青藏铁路怎么办?

  全球冻土带除了南北极高纬度地区以外,还有一个唯一的例外:青藏高原冻土带,这是由海拔增加形成的冻土带,青藏高原覆盖有150万平方公里的冻土带,高山区厚度最大,在200~400米左右,昆仑山与唐古拉山之间的丘陵地带则在60~130米,高平原及河谷地带最小,在0~60m之间!

  

  

青藏铁路全长1142公里,海拔4000米以上的地段有965公里,其中多年冻土地段550公里,是全球目前穿越高原、高寒、缺氧及连续性永久冻土地区的最长的铁路。
来自中国科学院青藏高原研究所的消息:长期遥感及地面监测显示,在过去30年间,青藏高原多年冻土面积由150万平方公里缩减为126万平方公里,减少了16%。

  一个令人揪心的事实是冻土带正在融化,那么青藏铁路怎么办?多年冻土带上550公里铁路要废了吗?和俄罗斯以及加拿大和阿拉斯加早期建筑没有任何处理不一样,青藏铁路专门为了冻土带上建铁路、桥梁和隧道做过技术攻关!

  

  

  这样的技术保证了冻土带内最长时间的铁路正常运营,但全球变暖趋势不可阻挡,未来仍将面临严峻的考验。

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