Den permafrost , med udtrykket undertiden benævnt permafrost , er en del af en cryosol permanent frosne, i det mindste i to år, og derfor vandtæt .
Permafrost findes i høje breddegrader (polær og subpolær permafrost), men også i høje højder (alpin permafrost). Det dækker en femtedel af jordens overflade, herunder 90% af Grønland , 80% af Alaska , 50% af Canada og Rusland , især i sin sibiriske del . Det er normalt permanent uden for 60 th breddegrad og er mere sporadisk til alpin permafrost.
Den består termisk af tre lag: den første såkaldte "aktive" tø om sommeren og kan nå op til to til tre meter; det andet, underlagt sæsonudsving, men konstant under frysepunktet , udgør den del af permafrosten stricto sensu og strækker sig til en dybde på 10 til 15 meter ; den tredje kan nå flere hundrede meter eller endda overstige tusind meter (i Yakutia ), oplever ingen sæsonvariation i temperaturen og er konstant frossen. Temperaturen stiger dernede under påvirkning af geotermiske strømme og når 0 ° C ved den nedre grænse for permafrost. I permafrost kan is tilslutte porerne i jorden eller danne islegemer af forskellig oprindelse. De subarktiske regioner er også på grund af isens uigennemtrængelige natur anoxiske vådområder i moser og tørvemyrer, hvor metanogene mikroorganismer kan have udviklet sig . Af metan er også i søerne i thermokarst eller LASSA .
Dannelse, vedholdenhed eller forsvinden af permafrost og dens tykkelse er meget tæt knyttet til klimaændringer . Derfor undersøges permafrost som en indikator for global opvarmning af et globalt netværk af forskere baseret på afstemninger, temperaturmålinger og satellitovervågning på initiativ af det globale jordovervågningsnetværk for permafrost. Den hurtige optøning kunne dramatisk øge mængderne af drivhusgasser, der udsendes af frosne gamle planter og dyr.
Ifølge en undersøgelse, der blev offentliggjort i 2018, er arktisk permafrost blevet det største kviksølvreservoir i verden: omkring 1,7 millioner tons kviksølv (svarende til volumen til halvtreds olympiske svømmehaller ) kunne have været fanget der under og siden den sidste . istiden . Når det smelter, frigiver det metan, gamle vira og risikerer at forurene luften og havmiljøet med methylkviksølv .
Permafrost, undertiden benævnt permafrost , er den del af en cryosol, der er permanent frossen, mindst i to år, og derfor uigennemtrængelig .
Hvor det har været til stede i flere glacialcyklusser, kan permafrost være flere hundrede meter tyk:
De frosne jordarter i Arktis indeholder anslået 1.668 milliarder ton CO 2.
Den dybe nedbrydning af denne permafrost sker ved varmeadvokation : vand i flydende tilstand cirkulerer i de dybe brud og tø isen.
For at studere permafrost (her i Alaska ) skal forskere bruge værktøjer som jackhammeren
Permafrost bliver ustabil, når den bliver varm; her er revner synlige i Sverige, på det tørvede plateau Storflaket nær Abisko .
Paradoksalt nok ændrer frysning af jorden dets fysiske egenskaber (hævelse, ændring i porøsitet osv.), Men der kan dannes frit vand i selve isen såvel som i frossen jord, og der findes en vis hydraulisk ledningsevne i frosne jordarter, mere eller mindre vigtig afhængigt af temperaturen, årstiden og typen af underlag og jord, deres grad af "mætning" og deres porøsitet . Denne ledningsevne kan måles, ligesom permeabiliteten af en frossen jord. Dette fænomen er vigtigt for cirkulationen af næringsstoffer, der fodrer overfladevegetation og jordorganismer, men også, hvor det er relevant, forurenende stoffer (f.eks. Nedfald fra Tjernobyl eller aerosoler eller gasser, der er bragt ind af regn / sne, der er forurenet af andre elementer). I kolde terrestriske økosystemer som Taiga , tundra regulerer denne særlige vandcyklus jordliv og påvirker overfladelivet (via funktionerne af rødder , mycorrhizae , midlertidige vådområder osv.).
Vandcirkulationen i frossen jord svarer også til langsom (inerti desto stærkere, da permafrosten er tyk) og subtile overførsler af kalorier, som kan vække bakterie-, svampe- eller symbiotiske kolonier af træer og urteagtige planter. En frossen sol bevarer derfor en vis kapacitet til infiltration eller endda filtrering . På overfladen kan kryoturbationsfænomener komplicere modelleringen af overførsler af vand og kalorieindhold.
I øjeblikket repræsenterer den 23,9% af verdensoverfladen eller 22.790.000 km 2 eller en fjerdedel af landområdet på den nordlige halvkugle.
Den sidste maksimale udvidelse stammer fra 18.000-20.000 år siden under det sidste glaciale maksimum (DMG), hvor for eksempel hele den nordlige halvdel af Frankrig var frosset over og havniveauet var lavere. 'Ca. 120 m . Minimumsudvidelsen går tilbage til 6000 år siden i den atlantiske fase kendt som ” Holocene klimatisk optimalt ”. Siden da, bortset fra en opvarmning i flere århundreder i 800'erne under det middelalderlige klimatiske optimale , før den lille istid (PAG), er somrene på den nordlige halvkugle afkølet, hvilket forårsager en tendens til den territoriale udvidelse af permafrost.
For at definere det tidligere omfang af permafrost er det nødvendigt at være i stand til at samle spor indskrevet i sedimenterne såsom løss . Disse er for eksempel kile revner, der indikerer et netværk af tundra polygoner, spor af solifluksion eller mikroskopiske strukturer i ler sedimenter, der indikerer tilstedeværelsen af is og intensiteten af frysning i jorden (segregering af is). Men i land uden løse overfladeformationer er det meget sværere at kende det forløbne omfang og for eksempel at skelne mellem kontinuerlig og diskontinuerlig permafrost.
I den sydlige grænse kunne permafrosten ved en temperatur tæt på nul om sommeren hurtigt smelte. Canada forestiller sig, at dets sydlige grænse således kunne bevæge sig opad 500 km mod nord i et århundrede. Lidt længere mod nord vil kun det "aktive lag" få tykkelse om sommeren, hvilket fremkalder en vækst af vegetation, men også landbevægelser, der bestemmer fænomener " beruset skov ", hydrologiske og hydrografiske ændringer og emissioner. Stigning i metan , udviklingen af myggebestande , etc. Nogle (canadiske) modeller estimerer, at de signifikante effekter vil fremkomme i årene 2025 til 2035 .
Den permafrost besatte en meget større overflade under de kvartære is aldre, men det bidrager ikke desto mindre til en stærk termisk inerti af miljøer i de nordiske lande. Vi kan skelne mellem meget høje breddegrader eller højder i retning af lavere breddegrader (eller højder), kontinuerlig permafrost, diskontinuerlig eller endda sporadisk permafrost. Den diskontinuerlige permafrostzone er afhængig af stationære faktorer (hældningsorientering, termisk beskyttelse ved en sø, en skov osv.).
I den sydligste del optøer det mest overfladiske jordlag om sommeren. På denne mollisol eller det aktive lag trives et par planter og organismer i den korte vækstsæson, mens hverken rødderne eller dyrene kan trænge igennem den sande permafrost.
Landskab af tundra-polygoner: i løbet af en optøningsperiode blev netværket af iskiler fremhævet ( struktureret jord ).
Sektionskis.
Solifluxion i Svalbard øhav .
Det er området på overfladen, der optøer om sommeren ved ledning af varme fra overfladen (uddybning af det aktive lag). Det varierer alt efter højde og breddegrad, men også i tid og tid til istidens rytme og opvarmning, undertiden pludselig så snart snedækslet trækker sig tilbage og afslører en mørk jord, der fanger varmen, som albedo af is og sne sendte tilbage til himlen. Denne zone er nu generelt et par centimeter til et par decimeter dyb. Ved den sydlige grænse, hvor den er mindre tyk, kan den hurtigt strække sig nordpå. I nordlige områder er konstruktioner nu baseret på bunker, der er drevet flere meter dybe, og det anbefales at holde et rum under husene.
I Alperne findes permafrost over 2.500 meter på ubacer . En optøning i disse områder kan forårsage betydelige jordskred.
I Schweiz har det føderale miljøkontor (FOEN) offentliggjort et kort og en opdateret liste over beboede områder med særlig risiko. Farerne ved jordskred findes især for de lokaliteter, der ligger i bunden af dalen. Blandt dem er kommunen Zermatt , omgivet af tre bjergafsnit, der hviler på permafrost. Listen nævner også St. Moritz , Saas Balen og Kandersteg . Sandsynligheden for en stor begivenhed øges, når isen smelter mere og mere. Risikoen er ikke kun, at store masser af sten bryder af, men at disse forårsager kædereaktioner, der kan forårsage skade på beboede områder, som det var tilfældet i Kaukasus. I denne region, i 2002, trak et klippekollaps på et par millioner kubikmeter en hel gletscher med sig og forårsagede et gigantisk jordskred, der fuldstændigt ødelagde en dal på mere end tre og tredive kilometer.
Smeltningen af permafrostisen vil sandsynligvis skabe termokarst , solifluksionsfænomener og betydelige jordbevægelser, hvilket bekymrer sig, fordi mange konstruktioner samt rørledninger er lagt uden fundament på disse jordarter. Hele byer er bygget på permafrost som Yakutsk, der hviler på tre hundrede meter frossen jord og klipper, hvor den årlige gennemsnitstemperatur er steget med 2 ° C på tredive år uden nogen observerbare konsekvenser i dybden til dato ifølge Permafrost Institute. Grundlagt i denne by.
Selvom jorden ikke smelter, kan en differentieret opvarmning mellem de overfladiske og dybe jordlag eller mellem elementer, der er mere eller mindre rig på vand i de øverste jordlag, forårsage betydelig skade ved differentiel ekspansion.
Arktisk permafrost, der indeholder 1,5 billioner ton drivhusgasser, cirka dobbelt så meget som i atmosfæren, betragtes som "en tidsbombe" . 40% af permafrosten kan smelte før XXI th århundrede ifølge en britisk undersøgelse af Nature Climate Change 2017. Der er en videnskabelig konsensus, at sammenbruddet gruber fænomener (som den, Herschel Island i Canada), samt kviksølv, metan og CO 2 -emissioner stigning, også om vinteren, og vil stige yderligere, men vinterfunktionen (oktober-april) af det arktiske geoøkosystem (som er af stor betydning for modellerne) var stadig for dårligt forstået til at vi kunne forudsige datoen hvoraf dens smeltning risikerer at løbe væk med potentielt katastrofale klimatiske og økotoksikologiske virkninger.
Ifølge de tilgængelige indekser i 2019 smelter canadisk permafrost med en intensitet, der ikke var forventet i nogle regioner før omkring 2090; og på global skala indebærer dens smeltningshastighed en "forestående" risiko for løbsk; dette er konklusionen af en undersøgelse offentliggjort ioktober 2019af medlemmer af det globale permafrostnetværk i tidsskriftet Nature Climate Change (oktober 2019). Denne rapport er baseret på resultaterne af overvågning af mere end 100 arktiske steder og konkluderede, at:
Derudover synes risikoen for brand i den boreale skov ( taiga ; det jordbaserede arktiske økosystem tættest på tundraen) at være stigende. For eksempel i Canada brændte Taiga-området globalt siden 1960'erne (fra 1.500 til 75.000 km 2 brændte afhængigt af året) med et højdepunkt i juli. På den anden side synes brandeoverfladen at være faldet en smule i begyndelsen af 2000'erne (2000-2007).
Smeltning af permafrost truer mange infrastrukturer bygget på dens jord; det er især ved oprindelsen af olieudslippet i Norilsk i 2020. Ifølge en undersøgelse ledet af Jan Hjort fra universitetet i Uleåborg i Finland, offentliggjort i 2018 i Nature Communications , “er 70% af infrastrukturen i dette område uopretteligt truet og fire millioner mennesker berørt ” . Dette vedrører især Yakutsk , den største by bygget på permafrost, og atomkraftværket i Bilibino .
Blandt de løsninger, der er identificeret af NGO Drawdown, er anvendelse af øget græsning af permafroststepperne den mest effektive kortvarige løsning til at dæmme op for smeltningen af permafrosten.
Optøning af permafrost gør det muligt for bakterier at vokse, og når permafrost smelter, bliver organisk affald tilgængeligt for mikrober, der producerer CO 2og metan. Således kunne det i fremtiden udsende omkring 1,5 milliarder ton drivhusgasser hvert år.
Det er en ond cirkel, da drivhusgasser fremskynder global opvarmning og global opvarmning øger smeltningen af permafrost. Dette kaldes en feedback-loop.
Et team af forskere fra CNRS og Université Laval i Quebec City studerede denne feedback-loop, APT-programmet ( acceleration af permafrost-optøning ( "accelereret smeltning af permafrost" )) for at vurdere skalaen: mængden af kulstof indeholdt i permafrost er anslås at være dobbelt så stor som til stede i atmosfæren; Det er derfor vigtigt at estimere den del af dette kulstof, der frigives i atmosfæren af bakterier.
Den samlede smeltende permafrost kunne øge den globale middeltemperatur på 1 til 12 ° C .
Permafrost menes at indeholde mange vira, glemt eller ukendt. I 2014 opdagede professor Jean-Michel Claverie og hans team to kæmpe vira i permafrosten, uskadelige for mennesker, som de formåede at genaktivere. Ifølge Jean-Michel Claverie, “viser denne opdagelse, at hvis vi er i stand til at genoplive vira, der er 30.000 år gamle, er der ingen grund til, at visse vira, der er langt mere irriterende for mennesker, dyr eller planter, heller ikke skal overleve. mere end 30.000 år ” . I 2016, i Sibirien, blev 70 år gamle miltbrandsporer frigivet fra liget af et rensdyr, efter at et lag af permafrost blev optøet og forårsagede et barns død og adskillige flokke af rensdyr. Ifølge Philippe Charlier , en retsmedicinsk patolog og archaeo-antropolog, "de to stammer af undersøgt af forskere bacillen gik tilbage til XVIII th og tidlig XX th århundrede" . Jean-Michel Claverie tilskriver denne tragedie den globale opvarmning og bemærkede, at "i 2016 var det optøede lag dybere end i tidligere år" . Philippe Charlier mener, at "for øjeblikket sker genopblussen lokalt, men det kan sprede sig til hele planeten" . Ifølge virolog Jean-Claude Manuguerra “kan risikoen komme fra menneskelige oplevelser. Faren ville være at kunne rekonstituere forsvundne vira fra døde vira ” .
Kysterne og regionerne i Sibirien, der tidligere var ørken og tilgængelige takket være den globale opvarmning , indeholder betydelige forekomster af gas og olie samt ædle metaller som guld og diamanter. Efter den russiske præsident Vladimir Putins politiske vilje er overfladearbejdsminer, der er tre til fire kilometer i diameter og op til en kilometer dybe, blevet åbnet for at udnytte disse forekomster ved at fjerne permafrosten. Professor Jean-Michel Claverie hævdede i 2016, at denne udnyttelse fører til håndtering af ting, som mennesker aldrig har været udsat for, og beskylder russiske operatører for ikke at tage "nogen bakteriologisk forsigtighed" .
Den stigende optøning af permafrost har mange virkninger på økosystemer og landskabet: