Cov av khov nyob mus ib txhis: thaj chaw faib khoom, qhov kub thiab txias, kev txhim kho nta

2024 Tus sau: Henry Conors | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-02-12 07:47

Los ntawm kab lus no koj yuav kawm txog cov yam ntxwv ntawm cov av permafrost uas muaj nyob hauv thaj chaw permafrost. Nyob rau hauv geology, permafrost yog av, nrog rau cov pob zeb (cryotic) av, uas yog tam sim no nyob rau hauv lub freezing kub ntawm 0 ° C los yog qis dua rau ob los yog ntau tshaj xyoo. Feem ntau ntawm cov permafrost nyob ntawm qhov siab latitudes (nyob rau hauv thiab ib ncig ntawm Arctic thiab Antarctic cheeb tsam), tab sis, piv txwv li, nyob rau hauv lub Alps nws pom nyob rau hauv siab dua.

Cov dej khov hauv av tsis yog ib txwm muaj, raws li tej zaum yuav yog cov ntaub ntawv uas tsis yog-porous bedrock, tab sis nws yog feem ntau pom nyob rau hauv kom muaj nuj nqis nyob rau hauv ntau tshaj ntawm lub peev xwm hydraulic saturation ntawm av. Permafrost ua rau 0.022% ntawm tag nrho cov dej hauv ntiaj teb thiab muaj nyob hauv 24% ntawm thaj av qhib nyob rau sab qaum teb Hemisphere. Nws kuj tshwm sim hauv qab dej ntawm cov txee sab av loj ntawm cov teb chaws uas nyob ib puag ncig Arctic Dej hiav txwv. Raws li ib pawg ntawm cov kws tshawb fawb, lub ntiaj teb kub nce ntawm 1.5 ° C (2.7 ° F) saum toj no tam sim notheem yuav txaus los pib thawing permafrost hauv Siberia.

Study

Raws li qhov sib txawv ntawm qhov tsis txaus ntseeg ntawm cov lus ceeb toom ntawm cov av khov hauv North America ua ntej Ntiaj Teb Tsov Rog II, cov ntaub ntawv hais txog engineering yam ntawm permafrost muaj nyob hauv Lavxias. Pib xyoo 1942, Simon William Muller delved rau hauv cov ntaub ntawv tseem ceeb uas tuav los ntawm Lub Tsev Qiv Ntawv ntawm Congress thiab Lub Tsev Qiv Ntawv ntawm Tebchaws Meskas Geological Survey los muab tsoomfwv nrog phau ntawv qhia txog engineering thiab kev qhia txog kev ua haujlwm ntawm permafrost los ntawm 1943.

Definition

Permafrost yog av, pob zeb lossis sediment uas tau khov rau ntau tshaj ob xyoos sib law liag. Hauv cov cheeb tsam uas tsis muaj dej khov, lawv muaj nyob rau hauv ib txheej ntawm cov av, pob zeb, lossis cov pob zeb uas khov thiab taws txhua xyoo thiab hu ua "txheej txheej". Hauv kev xyaum, qhov no txhais tau hais tias permafrost tshwm sim ntawm qhov nruab nrab txhua xyoo kub ntawm -2 ° C (28.4 ° F) lossis qis dua. Lub thickness ntawm cov txheej txheem sib txawv raws li lub caij nyoog, tab sis qhov ntev ntawm 0.3 mus rau 4 meters (ntev raws ntug dej hiav txwv Arctic; tob rau sab qab teb Siberia thiab Qinghai-Tibetan Plateau).

geography

Yuav ua li cas txog kev sib kis ntawm permafrost? Qhov ntev ntawm permafrost txawv ntawm kev nyab xeeb: niaj hnub no nyob rau sab qaum teb Hemisphere, 24% ntawm thaj av tsis muaj dej khov - sib npaug rau 19 lab square kilometers - yog ntau dua los yog tsawg dua los ntawm permafrost.

me ntsis ntau dua li ib nrab ntawm thaj chaw no tau them nrog permafrost txuas ntxiv,kwv yees li 20 feem pua yog tsis txuas ntxiv permafrost thiab tsuas yog qis dua 30 feem pua sporadaic permafrost. Feem ntau ntawm thaj chaw no nyob hauv Siberia, sab qaum teb Canada, Alaska thiab Greenland. Hauv qab txheej txheej, txhua xyoo permafrost kub hloov pauv ua me dua nrog qhov tob. Qhov tob tshaj plaws ntawm permafrost tshwm sim qhov twg cov cua sov hauv av tswj qhov kub siab tshaj qhov khov. Tshaj li qhov kev txwv no, tej zaum yuav muaj permafrost, qhov kub thiab txias tsis hloov txhua xyoo. Qhov no yog "isothermal permafrost". Cov cheeb tsam ntawm cov av permafrost tsis zoo haum rau tib neeg lub neej.

Climate

Permafrost feem ntau tshwm sim hauv txhua qhov kev nyab xeeb uas qhov nruab nrab txhua xyoo huab cua kub qis dua qhov dej khov. Kev zam tuaj yeem pom nyob rau hauv cov huab cua ntub dej, xws li hauv Northern Scandinavia thiab sab qaum teb sab hnub tuaj Russia sab hnub poob ntawm Urals, qhov twg daus ua raws li cov ntaub thaiv npog. Cov cheeb tsam glacial tej zaum yuav muaj kev zam. Vim tias tag nrho cov glaciers tau rhuab ntawm lawv lub hauv paus los ntawm geothermal tshav kub, temperate glaciers uas nyob ze lawv lub siab melting point yuav muaj kua dej nyob rau hauv ciam teb nrog av. Yog li ntawd, lawv yog dawb los ntawm permafrost. "Fossil" txias anomalies nyob rau hauv geothermal gradient nyob rau hauv cov cheeb tsam uas tob permafrost tsim thaum lub sij hawm Pleistocene pheej mus txog li ob peb puas meters. Qhov no yog pov thawj los ntawm qhov ntsuas kub zoo hauv North America thiab Europe.

Tub kub hauv av

Feem ntau, qhov kub hauv av txawv ntawm lub caij mus rau lub caij tsawg duahuab cua kub. Nyob rau tib lub sijhawm, qhov nruab nrab txhua xyoo kub yuav nce nrog qhov tob raws li qhov tshwm sim ntawm geothermal gradient ntawm lub ntiaj teb crust. Yog li, yog tias qhov nruab nrab txhua xyoo huab cua kub tsuas yog qis dua 0 ° C (32 ° F), permafrost tsuas yog tsim nyob rau hauv cov chaw uas muaj kev tiv thaiv - feem ntau nyob rau sab qaum teb - tsim kom tsis tu ncua permafrost. Feem ntau, permafrost yuav nyob twj ywm tsis tu ncua nyob rau hauv cov huab cua uas qhov nruab nrab txhua xyoo av saum npoo kub yog -5 txog 0 ° C (23 txog 32 ° F). Cov cheeb tsam uas muaj lub caij ntuj no ntub dej uas tau hais los saum toj no yuav tsis muaj kev cuam tshuam permafrost mus rau -2 ° C (28 ° F).

Type of permafrost

Permafrost feem ntau muab faib ua ntau yam tsis tu ncua permafrost, qhov twg permafrost npog 50 mus rau 90 feem pua ntawm cov toj roob hauv pes thiab feem ntau pom nyob rau hauv cov cheeb tsam uas muaj qhov ntsuas kub txhua xyoo ntawm -2 txog -4 ° C (28 txog 25 ° F), thiab sporadic permafrost, qhov twg permafrost npog tsawg dua 50 feem pua ntawm cov toj roob hauv pes thiab feem ntau tshwm sim ntawm qhov ntsuas kub txhua xyoo ntawm 0 txog -2 ° C (32 thiab 28 ° F). Hauv kev tshawb fawb hauv av, thaj chaw permafrost tsis tu ncua yog SPZ, thaum thaj tsam permafrost uas nws kim heev yog thaj chaw deb pom. Kev zam tshwm sim hauv unglazed Siberia thiab Alaska, qhov twg qhov tob ntawm permafrost tam sim no yog qhov seem ntawm kev nyab xeeb thaum lub caij ntuj sov, qhov twg lub caij ntuj no yog 11 ° C (20 ° F) txias dua li niaj hnub no.

Permafrost kub

Thaum nruab nrab txhua xyoo av saum npoo av kub qis dua -5 ° C (23 ° F), qhov cuam tshuam ntawm namTsis tuaj yeem ua kom txaus rau thaw lub permafrost thiab tsim ib qho chaw permafrost tsis tu ncua (CPZ luv). Txoj kab ntawm txuas ntxiv permafrost nyob rau sab qaum teb Hemisphere sawv cev rau thaj tsam yav qab teb uas thaj av tau npog tas li permafrost lossis glacial ice.

Rau qhov laj thawj pom tseeb, tsim qauv ntawm permafrost yog ib txoj haujlwm nyuaj heev. Txoj kab txuas ntxiv permafrost hloov pauv sab qaum teb lossis sab qab teb thoob ntiaj teb vim kev hloov pauv huab cua hauv cheeb tsam. Nyob rau yav qab teb hemisphere, feem ntau ntawm cov kab sib npaug yuav nyob rau yav qab teb Hiav Txwv yog tias muaj av. Feem ntau ntawm cov teb chaws Antarctic yog npog los ntawm glaciers, nyob rau hauv uas feem ntau ntawm cov struts yuav raug melting nyob rau hauv av. Cov av nthuav tawm ntawm Antarctica yog permafrost loj heev.

Alps

Kev kwv yees ntawm tag nrho cheeb tsam ntawm thaj chaw permafrost hauv Alps sib txawv heev. Bockheim thiab Munro tau muab peb qhov chaw thiab ua cov kev kwv yees los ntawm cheeb tsam (3,560,000 km2 hauv tag nrho).

Alpine permafrost hauv Andes tsis nyob hauv daim ntawv qhia. Qhov twg hauv qhov no yog ua qauv los kwv yees tus nqi dej hauv cov cheeb tsam no. Hauv xyoo 2009, tus kws tshawb fawb Alaskan tau tshawb pom permafrost ntawm 4,700 m (15,400 ft) ntawm Africa lub siab tshaj plaws, Mount Kilimanjaro, txog 3 ° sab qaum teb ntawm txoj kab nruab nrab. Lub hauv paus ntawm cov av permafrost hauv cov latitudes no tsis yog qhov txawv.

Marine permafrost tshwm sim hauv qab hiav txwv thiab muaj nyob rau ntawm cov txee sab hnub poobcheeb tsam. Cov cheeb tsam no tau tsim thaum lub sijhawm dej khov kawg, thaum feem ntau ntawm lub ntiaj teb cov dej tau kaw rau hauv cov ntawv dej khov rau hauv av thiab dej hiav txwv qis. Raws li cov ntaub ntawv dej khov yaj yaj thiab dhau los ua dej hiav txwv dua, cov permafrost tau los ua cov rhawv submerged nyob rau hauv cov cheeb tsam sov thiab qab ntsev piv rau permafrost ntawm qhov chaw. Yog li ntawd, underwater permafrost muaj nyob rau hauv tej yam kev mob uas ua rau nws txo. Raws li Osterkamp, subsea permafrost yog qhov tseem ceeb hauv kev tsim, kev tsim kho thiab kev ua haujlwm ntawm cov chaw ntug hiav txwv, cov qauv hauv hiav txwv, cov Islands tuaj, cov kav dej hauv qab hiav txwv thiab cov dej drilled rau kev tshawb nrhiav thiab tsim khoom.

Permafrost txuas mus rau qhov tob ntawm lub hauv paus, qhov chaw tshav kub hauv ntiaj teb thiab qhov nruab nrab txhua xyoo qhov kub thiab txias ncav cuag qhov sib npaug ntawm 0 ° C. Qhov tob ntawm lub hauv paus permafrost ncav cuag 1,493 meters (4,898 ft) nyob rau sab qaum teb basins ntawm tus dej Lena thiab Yana hauv Siberia. Lub geothermal gradient yog qhov nce ntawm qhov kub thiab txias piv rau qhov nce hauv qhov tob hauv lub ntiaj teb sab hauv. Nyob deb ntawm ciam teb ntawm lub phaj tectonic, nws yog li ntawm 25-30 ° C / km ze ntawm qhov chaw hauv ntau lub teb chaws ntawm lub ntiaj teb. Nws txawv nrog cov thermal conductivity ntawm cov khoom siv geological thiab tsawg dua rau permafrost hauv av dua li hauv bedrock.

Ice hauv av

Thaum cov dej khov ntawm permafrost tshaj 250 feem pua (los ntawm cov dej khov rau cov av qhuav), nws raug cais raws lidej khov loj. Cov dej khov loj loj tuaj yeem muaj nyob hauv cov av nkos mus rau cov dej khov ntshiab. Cov khaubncaws sab nraud povtseg loj muaj qhov thickness tsawg kawg yog 2 meters, ib txoj kab uas hla ntawm yam tsawg kawg yog 10 meters. Thawj qhov kev pom pom hauv North America tau tsim los ntawm cov kws tshawb fawb European ntawm Canning River hauv Alaska xyoo 1919. Cov ntaub ntawv Lavxias muab hnub ua ntej ntawm 1735 thiab 1739 thaum Lub Caij Nplooj Ntoos Hlav Loj ntawm P. Lassinius thiab Kh P. Laptev, raws li txoj cai. Ob pawg ntawm cov dej khov hauv av loj yog faus cov dej khov thiab hu ua "intra-shed ice". Kev tsim ntawm txhua lub hauv paus ntawm permafrost xav kom tsis muaj cov dej khov loj nyob ze.

Cov dej khov uas faus av tuaj yeem los ntawm cov daus, dej khov los yog dej hiav txwv, aufeis (kwv yees dej khov) thiab tej zaum qhov txawv tshaj plaws yog faus glacial ice.

av khov

Cov dej khov nab kuab yog tsim los ntawm cov dej hauv av khov. Ntawm no, cov dej khov sib cais tau yeej, uas tshwm sim los ntawm kev sib txawv ntawm crystallization uas tshwm sim thaum lub sij hawm khov ntawm ntub dej nag. Cov txheej txheem yog nrog los ntawm kev tsiv teb tsaws dej mus rau pem hauv ntej khov.

Intradiestimal (raws li kev cai lij choj) dej khov tau pom dav thiab kawm thoob plaws tebchaws Canada thiab tseem suav nrog cov dej khov thiab txhaj tshuaj. Tsis tas li ntawd, cov dej khov nab kuab, ib yam ntawm cov dej khov hauv av, ua kom pom tau cov qauv polygons lossis tundra polygons. Ice wedges tsim nyob rau hauv ib tug pre-existed geologicalsubstrate. Lawv tau piav qhia thawj zaug hauv xyoo 1919.

Carbon voj voog

Lub voj voog permafrost carbon yog cuam tshuam nrog kev hloov pauv ntawm cov pa roj carbon monoxide los ntawm cov av permafrost mus rau cov nroj tsuag hauv av thiab microbes, mus rau huab cua, rov qab mus rau cov nroj tsuag, thiab thaum kawg rov qab mus rau cov av permafrost los ntawm kev faus thiab nag los ntawm cov txheej txheem cryogenic. Qee cov pa roj carbon monoxide no raug xa mus rau dej hiav txwv thiab lwm qhov ntawm lub ntiaj teb los ntawm lub ntiaj teb cov pa roj carbon monoxide. Lub voj voog suav nrog kev sib pauv ntawm cov pa roj carbon dioxide thiab methane ntawm cov khoom siv hauv av thiab cov huab cua, thiab kev thauj cov pa roj carbon nruab nrab ntawm av thiab dej hauv daim ntawv methane, yaj cov organic carbon, yaj inorganic carbon, inorganic carbon particles, thiab organic carbon particles.

History

Lub permafrost ntawm Arctic tau poob qis dua ntau pua xyoo. Qhov tshwm sim ntawm qhov no yog thawing ntawm cov av, uas tej zaum yuav tsis muaj zog, thiab tso tawm ntawm methane, uas ua rau kom nce tus nqi ntawm lub ntiaj teb no warming nyob rau hauv ib lub tswv yim voj voog. Qhov chaw faib khoom ntawm cov av permafrost tau hloov pauv tas li hauv keeb kwm.

Ntawm qhov kawg glacial siab tshaj plaws, txuas ntxiv permafrost npog thaj tsam loj dua li niaj hnub no. Hauv North America, tsuas yog txoj siv nqaim heev ntawm permafrost muaj nyob rau sab qab teb ntawm New Jersey latitude ice sheet nyob rau yav qab teb Iowa thiab sab qaum teb Missouri. Nws tau dav nyob rau thaj tsam huab cua sab hnub poob, uas nws txuas mus rau yav qab teb ciam teb ntawm Idaho thiab Oregon. Nyob rau yav qab teb hemisphere, muaj ib co pov thawj ntawm ib tug qub nyob mus ib txhispermafrost ntawm lub sij hawm no nyob rau hauv central Otago thiab nyob rau hauv Argentine Patagonia, tab sis nws yog tej zaum discontinuous thiab txuam nrog tundra. Alpine permafrost kuj tshwm sim hauv Drakensberg thaum lub sijhawm muaj dej khov siab tshaj 3,000 meters (9,840 ft). Txawm li cas los xij, lub hauv paus thiab lub hauv paus ntawm permafrost tau tsim txawm tias muaj.

Soil structure

Av tuaj yeem tsim los ntawm ntau cov ntaub ntawv hauv qab, suav nrog cov pob zeb, cov av av, cov organic teeb meem, dej, lossis dej khov. Cov av khov yog ib yam dab tsi hauv qab qhov dej khov ntawm dej, txawm tias dej los yog tsis muaj nyob rau hauv substrate. Cov dej khov hauv av tsis yog ib txwm tam sim no, raws li tej zaum yuav yog cov ntaub ntawv uas tsis yog-porous bedrock, tab sis nws yog ib txwm muaj thiab tej zaum yuav muaj nyob rau hauv kom muaj nuj nqis nyob rau hauv ntau tshaj ntawm lub peev xwm hydraulic saturation ntawm thawed substrate.

Vim li ntawd, cov dej nag tau nce zuj zus, uas dhau los ua qhov tsis muaj zog thiab tuaj yeem tsoo cov tsev hauv thaj chaw xws li Norilsk nyob rau sab qaum teb Russia, uas nyob hauv thaj chaw permafrost.

Kev swb

Ntau xyoo dhau los, tau muaj ntau qhov xwm txheej ntawm alpine txoj kab nqes tsis ua haujlwm nyob rau hauv toj siab thoob ntiaj teb. Ib qho loj ntawm cov qauv kev puas tsuaj yuav tsum tau cuam tshuam nrog melting permafrost, uas ntseeg tau tias yog tshwm sim los ntawm kev hloov pauv huab cua. Melting permafrost ntseeg tau tias tau pab txhawb rau xyoo 1987 Val Pola landslide uas tau tua 22 tus neeg hauv Italian Alps. Loj nyob rau hauv toj siabib feem ntawm cov qauv kev ruaj ntseg yuav yog vim glaciers thiab permafrost. Raws li kev nyab xeeb sov, permafrost thaws, ua rau lub roob tsis ruaj khov thiab nws thiaj li tsis muaj kev nqes hav ntau dua. Ua kom qhov kub thiab txias tso cai rau qhov tob tob ntawm cov txheej txheem nquag, uas ua rau muaj kev nkag mus rau dej ntau dua. Cov dej khov hauv cov av melts, ua rau cov av tsis muaj zog, ua kom nrawm nrawm, thiab muaj peev xwm khib nyiab ntws. Yog li ntawd, kev tsim kho ntawm permafrost yog qhov tsis xav tau.

Tseem muaj cov ntaub ntawv hais txog kev ntog loj ntawm pob zeb thiab dej khov (txog 11.8 lab m ³), av qeeg (txog 3.9 lab mais), dej nyab (txog 7, 8 lab m³ ntawm dej) thiab cov dej khov nrawm nrawm. Qhov no yog tshwm sim los ntawm "kev nqes hav tsis ruaj khov" nyob rau hauv permafrost tej yam kev mob nyob rau hauv highlands. Txoj kab nqes tsis ruaj khov nyob rau hauv permafrost ntawm qhov kub siab nyob ze ntawm khov hauv qhov sov sov permafrost yog cuam tshuam nrog kev ntxhov siab zoo thiab ua kom lub pore dej siab hauv cov av no.

Kev txhim kho ntawm cov av permafrost

Jason Kea thiab cov kws sau ntawv sau tau tsim ib lub tshuab lim dej tsis ruaj khov (FRP) tshiab los ntsuas qhov dej ntawm qhov dej hauv cov av khov ib nrab xws li cua sov permafrost. Lawv txuas ntxiv kev siv lub tswv yim ntawm kev ntxhov siab zoo rau cov av khov ib nrab rau kev siv rau hauv txoj kab nqes kev ruaj ntseg tsom ntawm kev sov so permafrost slopes. Kev siv lub tswv yim ntawm kev ntxhov siab zoo muaj ntau yam zoo, piv txwv li, muaj peev xwm tsim cov hauv paus thiab cov hauv pauspermafrost av.

Organic

Nyob rau thaj tsam qaum teb ncig, permafrost muaj 1,700 billion tons ntawm cov khoom siv organic, ze li ib nrab ntawm tag nrho cov organic teeb meem. Lub pas dej no tau tsim ntau txhiab xyoo thiab maj mam raug rhuav tshem nyob rau hauv qhov txias txias ntawm Arctic. Cov pa roj carbon monoxide sequestered hauv permafrost yog plaub npaug ntawm cov pa roj carbon monoxide tso rau hauv huab cua los ntawm tib neeg kev ua ub no.

Txhais tau

Kev tsim ntawm permafrost muaj qhov cuam tshuam tseem ceeb rau cov kab ke ecological, feem ntau yog vim muaj kev txwv tso rau hauv cov cheeb tsam hauv paus, nrog rau kev txwv ntawm cov geometry ntawm dens thiab burrows rau fauna xav tau cov tsev hauv av. Cov kev cuam tshuam thib ob cuam tshuam rau hom nyob ntawm cov nroj tsuag thiab tsiaj txhu uas nws qhov chaw nyob yog txwv los ntawm permafrost. Ib qho piv txwv feem ntau yog qhov tshwm sim ntawm cov dub spruce nyob rau thaj tsam loj ntawm permafrost, vim tias cov tsiaj no tuaj yeem zam kev tsim kho uas txwv ze rau saum npoo.

Kev xam cov av permafrost yog qee zaum ua rau kev tshuaj xyuas cov khoom siv organic. Ib gram ntawm cov av los ntawm ib txheej active muaj peev xwm muaj ntau tshaj li ib billion kab mob hlwb. Thaum muab tso rau ib leeg, cov kab mob los ntawm ib kilogram ntawm cov av ntawm lub active txheej tsim ib tug saw ntawm 1000 km ntev. Tus naj npawb ntawm cov kab mob hauv cov av permafrost sib txawv, feem ntau ntawm 1 txog 1000 lab ib gram ntawm cov av. Feem ntau ntawm cov noCov kab mob thiab cov kab mob hauv cov av permafrost tsis tuaj yeem coj mus kuaj hauv chav kuaj, tab sis tus kheej ntawm cov kab mob tuaj yeem raug nthuav tawm siv cov txheej txheem DNA.

thaj av Arctic thiab lub ntiaj teb sov sov

Thaj av Arctic yog ib qho ntawm cov khoom siv hluav taws xob ntawm methane tsev cog khoom. Kev ua kom sov ntiaj teb no nrawm nrawm nws tso tawm. Ib tug loj npaum li cas ntawm methane khaws cia nyob rau hauv lub Arctic nyob rau hauv natural gas deposits, permafrost thiab nyob rau hauv daim ntawv ntawm underwater clathrates. Lwm qhov chaw ntawm methane muaj xws li submarine taliks, thauj dej, dej khov kho rov qab, submarine permafrost, thiab decaying gas hydrate deposits. Kev tshuaj xyuas hauv computer ua ntej qhia tias permafrost tuaj yeem tsim cov pa roj carbon sib npaug li 15 feem pua ntawm hnub no emissions los ntawm tib neeg kev ua ub no. Ua kom sov thiab thawing ntawm cov av loj ua rau lub tsev ntawm permafrost ntau txaus ntshai.