영구 동토 해빙이 중요한 이유

영토 동토 해동이 중요한 이유

알래스카 주 베델에서는 벽이 갈라지고 집이 무너지고 주요 도로가 꼬마 롤러 코스터처럼 보입니다. 해안 마을 인 콩지가 낙 (Kongiganak)에는 가라 앉는 공동 묘지가있어 알래스카 인들이 죽은 사람을 땅에 묻지 못하도록합니다. 서부 알래스카 본토에서 5 마일 떨어진 섬에 위치한 Shishmaref 마을은 너무 많이 침식되어 전체 재배치를 고려하고 있습니다. 이 지역 사회는 해동되는 영구 동토층에 시달리고 있습니다.

영토 동토는 2 년 이상 연속으로 동결 된 땅입니다. 그것은 암석, 토양, 퇴적물 및 요소를 함께 묶는 다양한 양의 얼음으로 구성됩니다. 일부 영구 동토층은 수만 년 또는 수십만 년 동안 얼어 있습니다.

토양 아래에서 발견되는 영구 동토층의 두께는 3 피트에서 4,900 피트입니다. 그것은 분해되기 전에 얼어 붙은 식물과 동물의 탄소 기반 잔해를 저장합니다. 과학자들은 세계 영구 동토층이 현재 대기에있는 탄소의 거의 두 배인 1,500 억 톤의 탄소를 보유하고 있다고 추정합니다.

안타깝게도 영구 동토층이 따뜻해지고 해동되면 이산화탄소와 메탄이 대기 중으로 방출됩니다. . 지구 온도 조절기가 상승함에 따라 탄소를 저장하는 대신 영구 동토층이 지구 온난화 배출의 중요한 원천이 될 수 있습니다.

영토 동토는 이미 일부 지역에서 해동되고 있으며 문제가 확산되면 과학자들은 지구 온난화의 폭주 과정을 시작할 수 있다고 우려합니다.

온난화 북극

영구 동토는 북반구의 노출 된 육지의 약 24 % (약 9 백만 평방 마일)를 차지합니다. 주로 시베리아, 티베트 고원, 알래스카, 캐나다 북부, 그린란드, 스칸디나비아 및 러시아 일부에서 높은 위도와 높은 고도에서 발견됩니다. 마지막 빙하기에 노출 된 북극해 아래 대륙붕도 영구 동토층을 포함하고 있습니다.

그러나 극지방과 고도가 높은 지역은 지구상에서 가장 기후에 민감한 지역입니다. 국립 해양 대기 청 (NOAA)에 따르면 북극은 적어도 지난 2,000 년 동안 관찰되지 않은 온도 변화 속도로 나머지 지구보다 두 배 더 빠르게 온난화되고 있습니다. 2016 년 연평균 표면 온도는 20 세기 초보다 섭씨 3.5도 더 높았습니다. 그해 북극의 영구 동토 온도는 기록 된 가장 따뜻한 기온이었습니다.

알래스카의 영구 동토 온도는 지난 수십 년 동안 2˚C만큼 따뜻해졌습니다. 최근 연구에 따르면 온도가 1˚C 상승 할 때마다 해동으로 인해 150 만 평방 마일의 영구 동토층이 손실 될 수 있다고합니다.

영토 동토가 녹을 때

O. 지구 연구소의 Lamont-Doherty 지구 관측소의 생물학자인 Roger Anderson은 영구 동토층이 녹 으면서 탄소를 방출하는 이유를 설명했습니다.

2 ~ 13 피트 깊이의 영구 동토층 위에있는 토양의 활성층은 매년 여름 해동되어 식물의 생명을 유지할 수 있습니다. 이 층은 이산화탄소를 배출하는 식물의 뿌리와 토양의 미생물에서 탄소를 방출합니다. 일부 미생물은 유기물을 CO2로 분해합니다. 고세균이라고하는 다른 것들은 토양이 물로 포화되거나 산소를 사용할 수 없을 때와 같은 조건이 혐기성 일 때 대신 메탄을 생성합니다. 메탄은 지구 온난화를 악화 시키는데 이산화탄소보다 20 ~ 30 배 더 강력하지만 대기에 더 짧은 시간 동안 남아 있습니다.

영토 동토층이 녹 으면 활성층이 깊어집니다. 미생물이 활성화되고 식물 뿌리가 더 아래로 침투하여 더 많은 CO2를 생성 할 수 있습니다. 생성되는 메탄의 양은 땅의 포화 정도에 따라 다릅니다.

과학자들은 영구 동토 해동으로 인한 이산화탄소와 메탄 배출의 상대적인 비율을 알지 못합니다. 인류 역사에서. 그러나 툰드라의 상층 (영토 동토 위에있는 나무가없는 평야)에 대한 연구에 따르면 평균 이산화탄소 배출량은 메탄 배출량보다 약 50 배 더 높습니다.

“그리고 우리는 매 10 도마 다 그 사실을 알고 있습니다. 섭씨 토양이 따뜻해지면 CO2 배출량은 두 배가 될 것입니다.

2017 년 연구에 따르면 지구 온도가 1861 년 수준보다 1.5 ° C 상승하면 해동 된 영구 동토층은 68 ~ 508 기가 톤을 배출 할 수 있습니다. 탄소.인간 활동을 고려하지 않으면이 탄소만으로 지구 온도를 2300 년까지 0.13에서 1.69˚C까지 올릴 수 있습니다. 우리는 이미 산업화 이전 수준보다 높은 1.5˚C의 온난화에 잠겼을 수 있기 때문에이 정도의 추가 온난화는 치명적인 영향을 미칠 수 있습니다. 기후 변화.

따뜻한 북극은 더 많은 식물을 지원할 수 있고 식물은 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수하지만 새로운 성장은 영구 동토층의 탄소 방출량의 약 20 % 만 상쇄 할 것으로 예상됩니다.

영토 동토를 보호하는 요소

기후 변화의 영향으로부터 영구 동토를 보호하는 한 가지는 산소가없는 물로 포화 된 환경에 축적되는 부분적으로 부패한 초목 인 이탄입니다. 낮은 북극의 대부분에서 발견되는 이탄은 전체 활성 층을 덮거나 둘러싸거나 영구 동토층으로 동결 될 수 있습니다.

Lamont-Doherty Earth Observatory의 박사후 연구원 인 Ben Gaglioti는 북부 알래스카의 호수 퇴적물 기록을 연구하여 온난화 기간에 대한 반응으로 영구 동토층이 얼마나 많은 탄소를 방출했는지 확인했습니다. 마지막 빙하기의 끝. 영구 동토층은 과거의 온난화 사건 동안 더 많은 탄소를 방출한다는 의미로 훨씬 더 민감했으며 시간이 지남에 따라 점차적으로 반응이 감소했습니다. 최근 150 년간의 온난화 동안 상대적으로 반응이 거의 없었습니다.

“우리의 가설은 빙하기 이후 비교적 따뜻하고 안정된 기후 때문에 유역에 유기물이나 이탄이 축적되었다는 것입니다.”라고 Gaglioti는 말했습니다. 약 13,000 년 전에 축적되기 시작한이 토탄은 해동으로부터 기저지면을 단열하는 데 큰 역할을하므로 영구 동토층을 완충한다고 생각합니다.”

Gaglioti의 모델은 기저 영구 동토층의 민감도가 다음과 같음을 보여줍니다. 이탄의 두께에 크게 의존합니다. “기저에있는 영구 동토층의 운명은 어떤면에서 이탄 층의 안정성에 달려 있습니다.”라고 그는 말했습니다.

비가 역적 순환?

산불은 이탄을 벗겨 내고 영구 동토를 만들 수 있습니다. Gaglioti는 기후 변화에 더 민감하며 툰드라 지역에서 증가 할 것으로 예상됩니다. 여름이 더 따뜻하고 건조하면 식물이 더 가연성이 높아집니다. 기온이 높을수록 산불을 일으킬 수있는 뇌우와 번개가 더 많이 발생합니다.

출시뿐만 아니라 화재 CO2가 연소되고 그 후에 검은 땅이 더 많은 태양 복사를 흡수하고 더 따뜻해집니다. 불이 땅을 가리는 이탄과 초목을 제거하면 조경이 너무 잘 배수되어 이탄을 재생하지 못할 수 있습니다.

많은 과학자들은 영구 동토 해빙이 돌이킬 수없는 순환을 유발하는 전환점이 될 수 있다고 우려합니다. 영구 동토가 탄소를 CO2로 방출 할 때 r 메탄은 온난화를 가속화하고 영구 동토 해동을 더 많이 촉진시킵니다. 인간이 그것을 막기 위해 할 수있는 일은 아무것도 없을 것입니다.

1 년 내내 영구 동토가 얼어 붙는 지역은 이미 북쪽으로 이동하고 있습니다. 일부 지역에서는 툰드라가 가을 늦게 얼어 미생물이 유기물을 분해하고 식물이 호흡 할 수있는 시간을 더 많이 허용합니다.

영구 해빙의 영향

얼음이 영구 동토층이 녹 으면지면이 불안정 해지고 슬럼프가 일어나 암석과 산사태, 홍수 및 해안 침식을 일으킬 수 있습니다.

지상은 시베리아의 일부 지역에서 280 피트 깊이로 무너졌습니다. 좌굴 지구는 건물, 도로, 전선 및 기타 인프라를 손상시킬 수 있습니다.

또한 자연 생태계에 해를 끼칠 수 있습니다. 영구 동토층 해동이 붕괴되어 녹은 물로 가득 찬 열 카르스트 호수는 야생 동물에게 중요하며 지역 사회에 물을 제공합니다. 그러나 기본 영구 동토층이 계속 녹 으면 호수와 습지가 완전히 배수되어 생물학적으로 중요한 자원을 파괴 할 수 있습니다.

산사태로 인한 퇴적물이 진흙탕과 호수를 형성하기 때문에 먹이 사슬의 바닥에있는 식물의 생명에 영향을 미칩니다. 그리고 잠재적으로 그것에 의존하는 모든 생물. 풍경의 변화는 순록 번식과 이동 패턴을 바꿀 수 있습니다. 그리고 북극이 따뜻해 짐에 따라 비버가 북쪽으로 이동하고 있습니다. 그들의 댐은 새로운 지역에 범람하여 더 많은 따뜻한 물이 영구 동토층을 더 녹일 수 있도록 늪지대를 만듭니다.

동토 동토층을 녹이면 탄소 배출량 이상을 방출 할 수 있습니다. 2016 년에는 시베리아 야말 반도에서 탄저병에 걸린 어린 소년이 사망하고 수십 명이 입원했습니다. 75 년 전에 얼어 붙은 탄저균에 감염된 순록 시체는 영구 동토층이 해동 될 때 노출되었습니다.탄저병 포자가 토양과 물, 그리고 결국 식량 공급으로 유입되어 인간을 감염 시켰습니다.

사람과 동물 및 그들의 질병은 수백 년 동안 영구 동토층에서 동결되었지만 박테리아와 바이러스는 영구 동토층에서 수십만 년 동안 생존 할 수 있습니다. 과학자들은 최근 부활했습니다. 아메바를 감염시키는 3 만년 된 바이러스. 스페인 독감, 천연두 또는 사라진 전염병과 같은 질병은 영구 동토층에서 동결 될 수 있습니다. 북극이 따뜻해 짐에 따라 희토류 나 귀금속 채굴과 같은 더 많은 활동이 잠재적으로 우리를 다시 접촉하게 할 수 있습니다.

지상이 불안정 할뿐만 아니라 영구 동토층을 구축하는 것은 문제가됩니다. 건물과 파이프 자체의 열은 영구 동토층을 따뜻하게 할 수 있습니다. 구조물은 목재 더미 위에 또는 두꺼운 자갈 패드를 기반으로하여야합니다. 상하수도 관은 지상에 설치해야합니다. 일부 Bethel 도로와 공항 활주로에는 영구 동토층에서 열을 전달하는 액체로 채워진 파이프가 장착되어 있으며, 병원은 땅을 지속적으로 냉장 유지하는 기계를 설치했습니다.

캐나다 북서부의 도시인 Inuvik에서는 연구원들은 건물을 안정시키기 위해 새로운 종류의 말뚝을 실험하고 있지만 아직 완벽한 해결책을 찾지 못했습니다. 그들은 북극의 어느 누구도 오늘날 발생하는 영구 동토층 변화의 속도를 경험 한 적이 없기 때문에 무엇이 가장 효과적 일지 알기가 어렵다고 말합니다.

많은 질문이 남아 있습니다

가장 최근에는 기후 변화에 관한 정부 간 패널의 보고서는 영구 동토층이 온난화되고 있으며 기후 모델은 기후 예측을 할 때 이러한 배출량을 고려하지 않았다고 인정했습니다.

그 이유는 궁극적으로 영구 동토층 해빙으로 인한 지구 온난화의 양이 영구 동토층의 양에 달려 있기 때문입니다. 탄소가 얼마나 빨리 방출되는지, CO2 또는 메탄 형태인지 여부. 그러나이 현상을 완전히 이해하고 더 정확한 기후 예측을 할 수 있으려면 과학자들은 영구 동토층의 해빙 취약성과 북극과 지구에 미치는 많은 영향을 더 잘 평가할 수 있어야합니다.

“과학적 연구는 이해에있어 매우 중요합니다.”Anderson은 “이전에 영구 동토 해동을 한 적이 없기 때문에 이미 알려진 것으로 예측할 수 없습니다. 더 신중한 과학적 연구를 통해서만 이러한 질문에 답할 수 있습니다.”