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青藏铁路遭遇最大难题?全球永久冻土融化:美国俄罗斯束手无策!

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  2021年3月5日,BBC报道了一个令人震惊的事实,俄罗斯北部、阿拉斯加以及加拿大北部正面临一个空前的危机,永久冻土带正在消融,而由此产生的极其严重的后果,可能会让这些国家和地区此前数十年的建设化为乌有!

  

  永久冻土带:北半球最大的碳库

  对于永久冻土带,在寒冷地区的地下几十厘米处,有一个永久冰冻层,即使在炎热的夏季仍然只有顶部融化,一般将上面融化部分称为活动层,而下面在夏季仍然处在冻结状态的就是永久冻土层。

  

  冻土层是高寒地区所特有,一般位于南北纬48度以上的地区,很明显北半球的冻土带面积要远高于南半球,永久冻土带面积占北半球表面积25%以上,永久冻土层的厚度会随着纬度而增加,这种区域植物难以生长,大都处在苔原地带,表层只有大量的草本以及苔藓植物。

  身高

  永久冻土带到底有啥用?

  其实永久冻土带的第一个作用就是巨大无比的冰箱,它的存在能让现代人类都能目睹当年猛犸象的雄姿,因为保存在冻土带中的猛犸象就像在天然冰箱中,连皮毛到内脏保存完好,甚至在俄罗斯和加拿大,还有上万年前的猛犸象肉出售以供各位尝鲜。

  

  我国古生物界著名的邢立达博士2011年时在加拿大尝试过一块4000年前的猛犸肉排,据邢博士称,这种肉的味道和野猪肉非常相似,只是有股比较严重的土腥味。

  

  

  永久冻土层的另一个作用则是封冻了大量的二氧化碳,因为很多在水中的甲烷被冻在了冰层中,逐渐被形成新冻土层所掩埋,因此整个北半球封冻的甲烷以及其他碳等,据NOAA估计,整个北半球冻土带中封存了大约1.46~1.6万亿吨有机碳,有效的避免了全球变暖的发生。

  

  还有一个则是为基建构建了大量的承重结构,永久冻土层就像建筑物地基中的承重基础,使得冻土带内的基建很容易构建起来,甚至俄罗斯早期在西伯利亚的铁轨直接铺在冻土带上,快速构建起远东地区的交通网络。

  

  冻土带融化,北极圈基建即将崩溃

  2020年5月31日,克拉斯诺亚尔斯克地区的诺里尔斯克镍金属大厂发电厂发生柴油泄漏事故,2万多吨柴油漏到了附近两条河以及土地中,波及范围达20公里,这是近几年来最严重的漏油事故,据绿色和平组织评估,这次漏油对环境破坏、经济损失超过100亿卢布。

  

  而造成此次漏油的主要原因则是冻土层融化,因为诺里尔斯建在北极圈内,基建都是桩基都是打在冻土带上,而原油以及大量管道敷设都在冻土层,近几年来永久冻土带的融化,给这里的建筑和管道产生了极大的威胁。

  

  冻土带融化后地面失去支撑会产生不均匀沉降,形变能力非常有限的管道会成为其中的支撑骨架,如果超过其承受极限,那么就会发生断裂!这就是诺里尔斯克镍金属大厂发电厂的柴油管道发生断裂,泄漏大量柴油的原因。

  

  俄罗斯国土面积的2/3以上在永久冻土带,主要分为24块永久冻土带地区,其中有9个冻土带上拥有庞大的基础设施,大量铁路和公路系统,以及输油管道,还有大量城市基建都在永久冻土带上。

  

  哥伦比亚大学的地理系教授德米特里·斯特雷莱茨基(Dmitry Streletskiy)评估了全球变暖与永久冻土带对俄罗斯的影响,研究已发表在《环境研究快报》,德米特里指出,仅仅在风险最高的9个地区的总资产就已经超过1.29万亿美元,约占俄罗斯总资产的17%。

  

  在这些资产中,大约有16.67%的建筑将遭受冻土带融化的影响,总价值超过2500亿美元,而城市将面临比管道更严重的危险,因为在未来几十年中,永久冻土带的基础设施和超过一半的房屋建筑需要修缮或者完全重建。

  诺里尔斯克(Narilsk)是许多重工业工厂的所在地,是俄罗斯污染最严重的城市。

  

  更令人震惊的是俄罗斯有大量的重污染化工厂都在永久冻土带,这些工厂一旦发生大规模泄漏,这个灾难不是地球所能承受的!未来受灾最严重的地区可能不得不将GDP的4~5%用于修缮,这将给俄罗斯的未来数十年的经济增长拉低1-2个百分点,屋漏偏逢连夜雨,俄罗斯必须要挺住。

  

  加拿大和阿拉斯加无法独善其身

  美国地质调查局称,由于永久冻土带的融化,阿拉斯加西北部的Kivalina等大量村庄将不得不在未来10年内搬迁。根据最新的评估显示,每个300人的村庄搬迁成本大约为2亿美元。而需要搬迁的村庄总数将超过70个,搬到哪里去成了一个最头疼的问题,因为如果再次迁往冻土带,那么很难保证在30年后是否继续会因为冻土融化而搬迁。

  

  加拿大同样面临非常棘手的问题,加拿大北部的育空和努武特地区有大量基建设施,还有4000公里左右的公路面临着冻土带融化的问题,而且这并不是一个未来的问题,已经是一个迫在眉睫的大问题。

  

  青藏高原的冻土融化

  其实按纬度来算,中国应该很少会为冻土带而头疼,但全球屋脊青藏高原就在中国西部,这是除了南北极以外最大的高原永久冻土带,面积超过150万平方公里,有青藏公路、新藏公路和川藏公路一级滇藏公路进入西藏,这些公路基本都有部分路段穿越冻土带。

  

  随着永久冻土带的融化,部分路面开裂,路面开始不均匀下沉,形成波浪形路面。2020年4月8日,一篇由王双杰 、牛福俊 、陈建兵和袁宏东发表在在线数据库WILEY上的论文显示,未来百年内,由于冻土带融化,中国在穿越青藏高原的基建比如铁路和公路等基础设施,将会面临重大的工程挑战。

  

  青藏铁路全长1142千米,其中穿越多年冻土带的路段有550千米,而据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%。

  

  两个数据,未来青藏铁路将面临非常严峻的冻土带融化事态,不过比起俄罗斯、阿拉斯加以及加拿大更有优势的是,中国在青藏铁路建设上针对冻土带上建铁路、桥梁和隧道做过强大的技术攻关!

  

  另一个则是大量的桥梁建设代替路面,进入基岩层的桥墩将铁路架设在冻土带之上,缓解了这一问题的发生。

  

  这些措施在尽可能长时间的延长冻土带内的基础建设使用时间,但并不能改变冻土带融化的大趋势,很多基于冻土带的建筑仍将面临考验,不过好在是青藏高原属于高原冻土带,基础设施并不如加拿大和美国阿拉斯加以及俄罗斯那么密集,也许这是我们最大的幸运。

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