探秘永久冻土

周颖

永久冻土主要分布在南极、北极和一些临近北极圈的国家，以及中国、俄罗斯和欧洲等地的高海拔地区。国际冻土协会提供的数据显示，永久冻土大约占据北半球陆地的25%，63%的俄罗斯领土位于永久冻土层之上。在我国，永久冻土面积占全国面积的21.5%，多数分布在大兴安岭、青藏高原、祁连山及喜马拉雅山等地。

与想象中荒凉的景象不同，永久冻土层蕴含着丰富的淡水、矿产及森林等资源，其含水量占地球可用淡水资源的69%。有研究表明，永久冻土中的碳含量约为1.6万亿吨，大约是世界土壤中碳总量的1/3、大气含碳量的2倍。

气候变化会导致永久冻土层迅速融化。专家预测，到本世纪末，曾经和俄罗斯一样大的北极永久冻土层可能会缩小到阿拉斯加那么大。

在全球变暖的大背景下，对气候变化极为敏感的寒区已经发生一系列生态环境的改变，比如冻土退化等。部分永久冻土区退化为季节冻土区。同时，永久冻土区的最大冻深也在发生变化。有研究表明，冻土退化已经引起冬季（枯水期）径流增加、夏季径流减少、年内径流过程变缓等现象。

冻土一旦融化，导致的环境变化及对人类的危害不容小觑。主要包括：

汞中毒。据联合国环境部门统计数据显示，北极永久冻土层中储存有56700立方米的汞。永久冻土融化导致的最直接问题是汞中毒。

地质灾害。由于气候变化导致冻土解冻，建在俄罗斯西伯利亚永久冻土层之上的城市将在未来35年面临坍塌的威胁。到2050年，这些永久冻土区的土地承载力可能降低75%～95%。导致这些城市发生毁灭性灾害的根本原因，是冻土区的地表岩土因温度变化而反复发生冻结与融化，即冻融作用。

冻融作用可以形成多种地质灾害，如冻胀、热融滑塌、热融沉陷等。这些灾害经常破坏铁路、公路、桥梁、房屋等工程设施，导致路基鼓胀或沉陷、房屋开裂变形等。2010年发生在山西省阳曲县的黄土崩塌事故，就是因气温突升，表层冻土迅速解冻诱发的大型坍塌地质灾害。

近年来，我国青藏高原永久冻土区由于自然环境变化和人为活动的影响，出现很多冻融作用。目前，青藏工程走廊内的永久冻土退化显著，冻融灾害增多，高寒生态系统面临新的挑战。

生态恶化。冻土融化时渗出的水分，以及冰川融水增加、气温上升，短期内可能会促进高原植被生長，使西藏生态系统得到局部改善。但从长远来看，冻土涵养水源的功能减弱或丧失，可能会引起冻土区土壤干旱，引发并加剧青藏高原高寒草地的退化，从而造成青藏高原生态的进一步恶化。

对西藏那曲流域高寒草甸的相关研究表明，随着冻融频率的增加，高寒草甸根系受到的伤害增大，共生固氮能力和抗病能力显著降低，会加速土壤养分的流失和冻结过程，增加对土壤结构的破坏。在这一系列影响下，西藏那曲流域高寒草甸生物量最终会减少，高寒草甸生长、生存将受到威胁。

释放温室气体和远古病毒。更令科学界担心的是，北极永久冻土中，有积累了数万年的大量温室气体（甲烷和二氧化碳等），甚至还有“沉睡”的远古病毒。一旦冻土融化，很可能向外释放这些“魔鬼”。

科学家们从阿拉斯加永久冻土中找到过一具1918年流感受害者的遗体，通过现代科技重构了这种病毒，并用它来感染体外培养的细胞和小鼠。结果表明，这株病毒对小鼠的感染能力和致病能力都强于现有流感病毒。

此外，美国和德国研究人员发现，一种被称为“热喀斯特”湖的形成会导致北极永久冻土突然融化。研究显示，冻土层中大量冰融化成水后体积变小，导致地表发生凹陷，雨水和融水将其填充为“热喀斯特”湖，湖水又会导致岸边和湖底冻土层突然融化，使冻土融化导致的全球变暖速度比此前预计的至少快一倍。

科学家估计，若北极永久冻土全部融化，可使大气中温室气体的含量增加至现有的一倍左右，导致全球平均气温上升3.5摄氏度。而高温会蒸发掉更多的河流，导致大规模的干旱和沙漠性气候，出现飓风、热浪、暴雨、山火、干旱等极端天气的频率也会增加。