永久凍土が重要な理由

永久凍土が重要な理由

アラスカのベテルでは、壁が裂け、家が崩壊し、幹線道路は子供のローラーコースターのように見えます。海岸沿いの町コンギガナックでは、墓地が沈んでいるため、アラスカ人が死者を地面に埋めることができません。アラスカ本土西部から8km（5マイル）の島にあるシシュマレフの村は、完全な移転を検討しているほど浸食されています。これらのコミュニティは、融解している永久凍土に悩まされています。

永久凍土は、2年以上連続して凍ったままの地面です。それは、岩石、土壌、堆積物、および要素を結合するさまざまな量の氷で構成されています。一部の永久凍土は数万年から数十万年の間凍結されています。

土壌の層の下に見られる永久凍土は、3フィートから4,900フィートの厚さになることがあります。分解する前に凍結した動植物の炭素ベースの残骸を保管します。科学者たちは、世界の永久凍土が15,000億トンの炭素を保持していると推定しています。これは、現在大気中に存在する炭素のほぼ2倍です。

残念ながら、永久凍土が暖まって解凍すると、二酸化炭素とメタンが大気中に放出されます。 。世界的なサーモスタットが上昇するにつれて、炭素を貯蔵するのではなく、永久凍土層が地球を加熱する重要な排出源になる可能性があります。

永久凍土層はすでにいくつかの場所で解凍されており、問題が広がると、科学者たちは地球温暖化の暴走プロセスを開始する可能性があると心配しています。

温暖化する北極圏

永久凍土層は、北半球の露出した陸地の約24％、つまり約900万平方マイルを覆っています。主にシベリア、チベット高原、アラスカ、カナダ北部、グリーンランド、スカンジナビアの一部、ロシアなど、高緯度と高地で見られます。最終氷河期に露出した北極海の下の大陸棚にも永久凍土が含まれています。

ただし、極地と高地は地球上で最も気候に敏感な場所です。米国海洋大気庁（NOAA）によると、北極圏は地球の他の部分の2倍の速さで、少なくとも過去2、000年間は観測されていない温度変化の速度で温暖化しています。 2016年の年間平均表面温度は、20世紀初頭よりも摂氏3.5度高かった。その年、北極の永久凍土層の気温はこれまでに記録された中で最も暖かいものでした。

アラスカでは、過去数十年で永久凍土層の気温が2℃も上昇しました。最近の研究では、気温が1℃上昇するごとに、解凍によって150万平方マイルの永久凍土が失われる可能性があると予測されています。

永久凍土が溶けるとき

O。地球研究所のラモントドハティ地球観測所の生物学者であるロジャーアンダーソンは、永久凍土が融解するときに炭素を放出する理由を説明しました。

永久凍土の上にある土壌の「活性層」は、深さ2〜13フィートで、毎年夏に解凍し、植物の生命を維持することができます。この層は、CO2を吐き出す植物の根や土壌中の微生物から炭素を放出します。一部の微生物は有機物をCO2に分解します。古細菌と呼ばれる他のものは、条件が嫌気性であるとき、つまり土壌が水で飽和しているとき、または酸素が利用できないときに、代わりにメタンを生成します。メタンは、地球温暖化を悪化させるのに二酸化炭素よりも20〜30倍強力ですが、大気中に留まる時間は短くなります。

永久凍土層が溶けると、活性層が深くなります。微生物が活発になり、植物の根がさらに下に浸透し、より多くのCO2が生成されます。生成されるメタンの量は、地面がどれだけ飽和しているかによって異なります。

科学者は、永久凍土層の大規模な融解から生じる可能性のある二酸化炭素とメタンの排出量の相対的な比率を知りません。人類の歴史の中で。しかし、ツンドラの上層（永久凍土の上にある樹木のない平原）に関する研究では、平均二酸化炭素排出量はメタンの排出量の約50倍であることが示唆されています。

“そして、10度ごとに土壌が暖まると、CO2の排出量は2倍になります」とアンダーソン氏は述べています。炭素。人間の活動を考慮しないと、この炭素だけで2300年までに地球の気温が0.13〜1.69℃上昇します。産業革命以前のレベルを超える1.5℃の温暖化をすでに閉じ込めている可能性があるため、この量の追加の温暖化は壊滅的な影響をもたらす可能性があります。

より暖かい北極圏はより多くの植物をサポートでき、植物は光合成によって二酸化炭素を吸収しますが、新しい成長はパーマフロストの炭素放出の約20パーセントしか相殺しないと予測されています。

パーマフロストを保護するもの

気候変動の影響からパーマフロストを保護するものの1つは、酸素のない水で飽和した環境に蓄積する部分的に腐敗した植物であるピートです。低い北極圏の多くで見られる泥炭は、活性層全体を覆ったり覆ったり、永久凍土として凍結したりする可能性があります。

Lamont-Doherty EarthObservatoryのポスドク研究員であるBenGagliotiは、アラスカ北部の湖の堆積物の記録を調べて、永久凍土層が温暖化期間に応じて放出した炭素の量を調べました。最後の氷河期の終わり。永久凍土層は、過去の温暖化イベントの間、はるかに敏感であり、つまり、より多くの炭素を放出し、時間の経過とともに徐々に応答が低下したことがわかりました。直近の150年間の温暖化では、反応は比較的少なかった。

「私たちの仮説は、氷河期以来比較的暖かく安定した気候のために、流域に有機物や泥炭が蓄積したというものです」とGaglioti氏は述べています。約13、000年前に蓄積し始めたその泥炭は、下にある地面を雪解けから隔離するのに優れた働きをしているので、パーマフロストを緩衝していると思います。」

ガリオティのモデルは、下にあるパーマフロストの感度が泥炭の厚さに大きく依存します。 「下にある永久凍土の運命は、泥炭層の安定性に何らかの形でかかっています」と彼は言いました。

不可逆的なサイクル？

山火事は泥炭を剥がして永久凍土を作ることができますガリオティ氏によると、気候変動に対してより敏感であり、ツンドラ地域で増加すると予想されています。夏が暖かく乾燥すると、植物がより可燃性になります。気温が高くなると、山火事を引き起こす可能性のある雷雨や雷撃も増えます。

火災は放出だけでなくCO2が燃えると、その後、黒くなった地面はより多くの太陽放射を吸収し、さらに暖まります。また、火が地面を覆っている泥炭と植物を取り除くと、風景は水はけがよくなりすぎて泥炭を再生できなくなります。

多くの科学者は、永久凍土の融解が不可逆的なサイクルを引き起こす転換点になる可能性があることを懸念しています。永久凍土がその炭素をCO2として放出するときo rメタンの場合、温暖化が加速し、永久凍土層の融解がさらに促進されます。人間がそれを止めるためにできることは何もありません。

永久凍土が一年中凍っている地域はすでに北にシフトしています。また、一部の地域では、ツンドラが秋の後半に凍結し、微生物が有機物を分解し、植物が呼吸するための時間が長くなります。

永久凍土層の融解の影響

氷が永久凍土層が溶けると、地面が不安定になり、傾斜して、岩や地滑り、洪水、海岸侵食を引き起こす可能性があります。

シベリアの一部の地域で地面が280フィートの深さで崩壊しました。座屈する地球は、建物、道路、送電線、その他のインフラストラクチャに損傷を与える可能性があります。

自然の生態系にも害を及ぼす可能性があります。サーモカルスト湖（永久凍土層の融解が崩壊し、融雪水で満たされたときに形成される窪地）は、野生生物にとって重要であり、地域社会に水を供給します。しかし、根底にある永久凍土層が溶け続けると、湖や湿地が完全に排水され、これらの生物学的に重要な資源が破壊される可能性があります。

地滑りによる泥流や湖の堆積物は、食物連鎖の根底にある植物の生活に影響を与えます。そして潜在的にそれに依存するすべての生き物。景観の変化は、カリブーの繁殖と移動のパターンを変える可能性があります。そして、北極圏が温暖化するにつれて、ビーバーは北に向かって移動しています。彼らのダムは新しい地域に氾濫し、より暖かい水が永久凍土をさらに解凍することを可能にする沼地を作り出します。

永久凍土を解凍すると、炭素排出量以上のものが放出される可能性があります。 2016年、シベリアのヤマル半島で炭疽菌に感染した後、少年が亡くなり、数十人が入院しました。 75年前に凍結した炭疽菌に感染したトナカイの死骸は、永久凍土層が溶けると露出しました。炭疽菌の胞子が土壌と水に侵入し、最終的には食糧供給に感染し、人間に感染しました。

人と動物とその病気は永久凍土層で何百年もの間凍っていますが、細菌とウイルスは永久凍土層で何十万年も生き残ることができます。科学者たちは最近復活しました。アモエバスに感染する3万年前のウイルス。スペイン風邪、天然痘、ペストなどの病気が一掃された場合、永久凍土層で凍結する可能性があります。北極圏が温暖化するにつれて、希土類や貴金属の採掘などの活動が増えると、再び接触する可能性があります。

永久凍土層の上に構築することは、地面が不安定であるだけでなく、問題があるためです。建物やパイプ自体の熱が永久凍土を暖める可能性があります。構造物は、木の山の上に、または厚い砂利パッドに基づいて構築する必要があります。上下水道管は地上に配置する必要があります。一部のベテル道路と空港の滑走路には、永久凍土から熱を逃がす液体で満たされたパイプが装備されており、病院は地面を常に冷蔵し続ける機械を設置しています。

カナダ北西部の町、イヌヴィクでは、研究者たちは、建物を安定させるために新しい種類の杭を実験していますが、完全な解決策はまだ見つかっていません。北極圏の誰もが今日起こっている永久凍土層の変化の速度を経験したことがないので、何が最もうまくいくかを知るのは難しいと彼らは言います。

多くの質問が残っています

気候変動に関する政府間パネルの報告書は、永久凍土が温暖化していることを認めており、その気候モデルは、気候予測を行う際にこれらの排出量を考慮していませんでした。

これは、最終的に、永久凍土の融解によって地球がどれだけ暖まるかは、その量に依存するためです。炭素は、どのくらいの速さで、CO2またはメタンの形で放出されます。しかし、この現象をより完全に理解し、より正確な気候予測を行うことができるようにするには、科学者は永久凍土の融解に対する脆弱性と、北極圏と惑星に対するその多くの影響をよりよく評価できる必要があります。

「科学的研究は理解する上で非常に重要です。これまで永久凍土層がこれまでに解凍されたことがないため、すでに知られていることから予測することはできません。これらの質問に答えられるのは、より慎重な科学的調査によってのみです。」