随着全球气候逐渐变暖，地表之下的隐秘领域正悄然经历着一系列变化。这些变化正在诱导地表形态发生剧烈演变，且在特定情境下，这种演变显现出异常乃至灾难性的特征。
冰丘和冰面正在融化
在北极地区，地表活动异常频繁，面积达数平方英里的大型湖泊在短短几天内消失得无影无踪。山坡发生滑坡，富含冰层的土地塌陷，使得原本平坦的地表变得起伏不平，在某些地区形成了大面积的凹陷多边形地貌。这些现象表明，地表下长期冻结的多年冻土层正在发生融化。
这对全球气候系统，抑或建造在永久冻土之上的社区而言，都绝非好消息。目前，生态学家正致力于研究这些动态地表的相互作用，并持续记录永久冻土导致的地貌变化随时间不断加速的过程。这些潜在的、不易察觉的变化，实则是对未来环境危机的一种预警信号。
永久冻土影响北极景观的一些方式
什么是永久冻土？
永久冻土，指的是持续冻结状态达两年以上的土壤层，覆盖了北半球约四分之一的陆地面积，主要分布在加拿大、俄罗斯和阿拉斯加地区。大部分冻土层富含远古动植物遗骸的有机质，这些有机物质在冻结状态下得以长期封存。永久冻土维持着众多北方景观的结构完整性，就如建筑物中的承重支撑梁一般，为植被覆盖区域和裸露地表提供了稳定性保障。
随着气温升高和降水模式的变化，永久冻土和其他形式的地下冰面临解体风险。当冻土温度升高时，地面的稳定性会受损，导致千百年来形成的、错综复杂的动态生态系统结构遭到破坏。此外，日益频繁的北极野火更是让这场生态危机雪上加霜。
因永久冻土融化而被摧毁的工业建筑
地表之下，另一场危机正在发酵——全球变暖的加速器已然启动。当气温上升导致地面解冻，土壤中那些已被冻结数千年的有机物就成了微生物的“盘中餐”。这些微生物在享用大餐的过程中，会释放出二氧化碳和甲烷，这两种气体都是强效温室气体。一旦这些气体进入大气，就会进一步加剧气候变暖，形成一个反馈循环：温度升高会促使更多土壤解冻，释放出更多的有机物质供微生物食用，进而产生更多的温室气体。
证据：消失的湖泊
在永久冻土区域，越来越多的证据表明人类活动正在引发气候变化。大片湖泊（面积可达数平方英里）的消失，是近期北方景观变迁最引人注目的现象之一。随着排水渠越来越宽、越来越深，这些湖泊出现了两种排水方式。一是横向排水，湖水顺着沟渠向周边流淌；二是垂直排水，湖水通过排水沟向下渗透。在这一过程中，湖下未冻的土壤逐渐变深，直至穿透永久冻土，湖水便彻底排干。
大量证据表明，永久冻土带区地表水总量正呈普遍减少趋势。卫星观测和分析显示，湖泊排水现象或许与冻土退化存在紧密联系。根据分析，生态学家发现随着夏季变得更温暖且持续时间更长，这种现象正在加剧。
排干的湖泊
这一见解，源自对阿拉斯加西北部过去五年的持续观察。在此期间，当地出现了有记录以来速率最高的灾难性湖泊排水现象，由于永久冻土快速退化，大量湖水在短短几天内便迅速排空。
永久冻土带湖泊的消失可能会对土著社区的生计产生深远影响。这是因为湖泊的消亡会导致水质和水资源供应发生显著变化，而这些因素对于水禽、鱼类以及其他野生动物的生存和繁衍至关重要。
塌陷的山丘和多边形的田野
地下冰川的解冻导致俄罗斯与北美北极地区的山坡塌陷情况日益严重，土壤、植被与碎屑沿着斜坡滑落。西伯利亚北部的一项研究《LandTrendr遥感多年冻土快速融化扰动的年动态》揭示，过去二十年间，受扰动地表面积剧增了300%。同样，两份研究报告——《极端的夏季气候在高北极环境中引发了数千次热岩溶滑坡》与《加拿大西部北极冰川景观中融沉活动的加速》也指出，加拿大北部与西北部的滑坡进程因夏季变得更加温暖湿润而加速。
山坡塌陷
在平坦的地带，冰楔造就了独特的多边形地貌，在土地上呈现出不寻常的几何图案与变化。历经数十年至数世纪，融化的雪水渗入土壤裂缝中，逐渐形成了冰楔。这些冰楔导致其上方的地面凹陷，从而形成了多边形边缘。多边形特征是在冻结和融化过程中自然形成的，类似于干涸的泥滩底部所见的情形。随着冰楔融化，其上方的地面会发生塌陷。
可追溯至晚更新世的冰楔
即使在极端寒冷的北极高地，仅需经历数个异常温暖的夏季，就足以引发地表景观的显著改变。随着土壤中冰层的持续融化，地表逐渐发生沉降，形成洼地，致使原本平坦的地形转变为起伏不平的复杂地貌。在气候变暖的持续作用下，冰楔的融化速率整体呈现加快趋势。
在许多北极地区，野火宛如冰楔融化的“催化剂”。根据研究《气候变化和火灾扰动驱动的北极苔原热岩溶加速》，生态学家发现北极永久冻土带发生野火后，在长达八十年的时间里，会显著加快冻土融化和垂直塌陷的速度。由于气候变暖和野火干扰预计在未来都会增加，它们可能会加快北方景观的变化速度。
近期气候和环境变化的影响同样波及到了低纬度地区的低地针叶林。在那里，富含冰的永久冻土高原（即高于相邻湿地的隆起永久冻土岛）在阿拉斯加、加拿大和斯堪的纳维亚半岛迅速退化。它们仿佛是一艘艘装满莎草、灌木和树木的货船，缓缓沉入湿地之中。
这为什么重要？
寒冷的气温和短暂的生长季长期以来限制着北方生态系统中死亡植物和有机物的分解。正因如此，全球近50%的土壤有机碳都储存在这些冻土中。
但如今，北极地区正经历着翻天覆地的变化。往日波光粼粼的湖泊逐渐干涸，化为荒芜的盆地；曾经满是灌木的苔原却演变成了池塘；低地的北方森林也在悄然间被湿地取代。这些变化就如推倒了多米诺骨牌，产生了一系列连锁反应。它们不仅会加速地下冻土碳的分解，而且还会加快地上植被的分解，这是因为随着地面塌陷，植被会落入饱含水分的土壤里，进一步加速分解过程。
俄罗斯拥有全球大部分的永久冻土
永久冻土层的变化
气候模型显示，永久冻土的融化可能带来极为严重的后果。《自然·通讯》杂志最近发表的一项建模研究《西伯利亚东北部富含冷冰的永久冻土对气候变暖的快速响应》指出，在20世纪末极端变暖的情境下，永久冻土的退化以及随之而来地貌崩塌，可能导致碳损失暴增12倍。
这一现象尤其令人担忧，《IPCC 第六次评估报告》指出当前永久冻土中储存的碳含量约为大气中碳含量的两倍。永久冻土的深度在不同地区差异显著。在西伯利亚的部分地区，其深度可超过3000英尺（900米），而在阿拉斯加北部则可达2000英尺（600米），向南则迅速降低。以阿拉斯加费尔班克斯为例，其永久冻土的平均深度约为300英尺（90米）。研究表明，如果全球变暖的现状持续，深度在10英尺（3米）或更浅的浅层永久冻土可能会大规模融化。
更严峻的是，在缺氧的水浸环境中，微生物会产生甲烷。甲烷是一种强效温室气体，尽管它在大气中停留的时间比不上二氧化碳，但其对地球变暖的影响却是二氧化碳的30倍。
用于收集甲烷的漏斗
冻土解冻对气候的具体影响仍是未解之谜。现有证据已显示其正在释放温室气体，给全球气候带来潜在威胁。永久冻土融化的原因、后果以及由此引发的景观转变正处于科研前沿。
毋庸置疑的是，冻土解冻将持续改变高纬度生态系统面貌。对当地居民而言，地面塌陷与土壤失稳意味着道路扭曲、建筑下陷的风险与成本将持续攀升。这场悄无声息的地质剧变，正在重塑北极乃至全球的未来图景。
好啦，本期的科普又到尾声咯！如果你还有点意犹未尽的话，赶快点击上方蓝字关注“南国极地问题研究中心”公众原文链接：
https://www.arctictoday.com/how-thawing-permafrost-is-roiling-the-arctic-landscape/?sessionid=1350409887
号吧，往后我们会继续给大家带来更多有趣的极地科普哦~
文字 | 23级中文学院 王华清 22级中文学院 陈俊好 林丹
编辑 | 22级中文学院 陈俊好
