永久冻土融化威胁山区，我们能如何应对？

Mutthorn小屋位于伯尔尼州Kandersteg和Lauterbrunnen之间，是受永久冻土融化影响的60座山中小屋之一。 Sac-Cas

从不稳定的山坡到落石，永久冻土(permafrost)-这层冻结的岩层-的融化正在给瑞士阿尔卑斯山脉等山区带来诸多影响。瑞士科学家正在引领全球研究，力求理解这一问题并找到解决方案。

永久冻土的融化对山地小屋、雪崩防护设施和缆车等基础设施构成严重威胁，因为它们通常建在冻结岩层之上。

瑞士阿尔卑斯俱乐部(SAC)去年发表的一项研究显示，在其152座山地小屋中，逾三分之一受到永久冻土融化的威胁，另有42座小屋可能会因永久冻土区的滑坡而受损。

由于永冻土解冻的威胁，采尔马特附近新建的Rothorn小屋的选址发生了变化。 Ulrich Delang

该俱乐部表示，永久冻土融化、自然灾害增加及地貌变化，使得山地小屋的设计和建造需要大量投资和创新改造。其专项基金不足以支持所有建设项目，因此俱乐部必须依赖合作伙伴和捐款支持。

瑞士联邦环境办公室估计，瑞士国土的6-8%属于不稳定区域。位于永久冻土区下方的定居点在未来几年内将更频繁地面临山体滑坡和泥石流的风险。

北极永久冻土融化怎样释放二氧化碳

随着全球气温上升，北极的冻结土壤开始解冻，导致甲烷和二氧化碳大量释放到大气中。

在数个世纪当中，北极冻原一直牢牢锁住二氧化碳，但如今频繁发生的野火正在改变这一局面，使其成为碳排放的净来源。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)去年12月的报告称，2024年北极的年均地表气温是自1900年以来的第二高。

气候变暖对北极有双重影响。一方面它促进植物生长，吸收了一部分二氧化碳；另一方面，它导致地表气温升高，引发永久冻土融化。当永久冻土解冻时，冻结土壤中储存的碳会被微生物分解，转化为二氧化碳和甲烷-两种强效温室气体。

而人为导致的气候变化正在加剧高纬度地区的野火，烧毁更大片区域，并向大气中释放更多的碳。

一项最新研究令科学家尤感担心，这项研究显示，随着北极变暖，大量温室气体可能会从该地区的湖底沉积物中释放出来，而这一来源此前一直被人忽视。大多数北极永久冻土碳排放的建模研究仅考虑了土壤上层三米的融化情况。

据美国国家海洋和大气管理局估计，全球永久冻土中仍储存着约1.5万亿吨碳。相比之下，目前全球每年排放的碳总量约为400亿吨。

瑞士引领全球永久冻土研究

瑞士于2000年建立了全球首个国家级永久冻土监测网络(PERMOS)。其中瑞士东部科瓦奇峰(Piz Corvatsch)自1987年开始监测，是世界上持续时间最长的山区永久冻土观测点。

科学家们在采尔马特上方的斯托克霍恩(Stockhorn)高原(海拔3400米)进行永久冻土测量。 Cécile Pellet

2024年，瑞士永久冻土测量取得又一个里程碑-瑞士研究团队开发出一种新方法，可量化土壤的冰损失。这种方法不仅能用于阿尔卑斯山脉，也可应用于北极地区。

全球各地都能见到瑞士永久冻土专家的身影。由达沃斯瑞士联邦雪与雪崩研究所(SLF)牵头，瑞士科学家去年在不丹与当地人协作，启动了一个为期四年的永久冻土和雪研究项目，该项目由瑞士国家科学基金会(SNF-SPIRIT)资助，旨在为高山地区制定应对气候变化风险的措施。

近年来，印度和尼泊尔对高山气候风险的研究较多，而位于喜马拉雅山脉东部的不丹在这方面的研究却几乎为空白。

瑞士联邦雪与雪崩研究所团队前往不丹塔纳(Thana)冰川附近海拔约5200米的一个研究地点，在那里安装了传感器，以测量地表温度，并监测永久冻土所在地。 Pema Eden / CNR-RUB

该研究所阿尔卑斯环境与自然灾害研究部门负责人纳丁·萨尔茨曼(Nadine Salzmann)在接受瑞士资讯swissinfo.ch采访时表示：“了解极高海拔地区的情况非常重要。不丹的村民往往不知道山上在发生什么变化。至少需要识别潜在的风险，并像瑞士、印度和中国许多地区那样，安装一些早期预警系统，这很关键。”

去年9月她首次前往不丹开展实验，在高山地区安装观测仪器，并向当地居民、政府部门、非政府组织及科研人员普及永久冻土和雪的知识。

相似的挑战

不丹与瑞士有着相似的国土面积和地形，也面临着相同的气候变化挑战。萨尔茨曼解释说：“我们使用的是在瑞士测试过的方法，现在准备应用于不丹的极端环境。”

研究团队前往海拔约5200米的塔纳冰川(Thana Glacier)附近，在那里安装了约20个传感器，以测量地表温度并识别永久冻土的存在。这些设备已经在瑞士永久冻土监测网络监测网络中使用多年。 “它们已久经测试，因而适用于偏远地区，”她指出。

团队还安装了一座全新的自动气象站和宇宙射线传感器，以提供偏远地区每日的雪水当量数据-即雪堆中储存的水量。这将提供极高海拔地区降水量和积雪方面的宝贵信息。

“这是我们在全球范围内严重缺乏的数据，”萨尔茨曼表示。

从冻土绘图到风险意识，知识就是力量

研究人员还绘制了指示永久冻土存在的地貌，如岩石冰川，包括碎石坡、冰川前缘和含冰冰碛物等。她补充说：“我们的目标是创建不丹的首张潜在永久冻土分布区域图。”

另一个重点则是能力建设。瑞士项目采用性别视角进行风险分析，研究主要从事农业的当地女性如何应对滑坡、水源变化和冰湖溃决等灾害，并了解她们的本地化知识是否有助于改进早期预警系统。

据萨尔茨曼透露，除了教育年轻人对风险的认识，这些瑞士人还希望自己的项目可以向不丹的大学生提供有意思的长期科学前景，以应对该国严重的人才流失问题。那里的许多年轻人选择移居国外，特别是去澳大利亚。

在项目的后续阶段，瑞士团队计划将实地研究扩展到不丹其他地区，并安装更多仪器开展详细的分析工作。

这位瑞士科研人员总结道：“我们才刚刚开始了解高海拔地区正在发生的情况。”

永久冻土融化有何可能的解决办法？

尽管研究风险管理至关重要，但萨尔茨曼强调，真正减缓甚至阻止永久冻土融化的唯一方法是大幅减少人为温室气体排放。“从长期趋势来看，永久冻土融化是不可逆的，”她警告道。

在加拿大和阿拉斯加等寒冷地区，各社区正在努力应对挑战。适应性措施包括安装监测系统、绘制滑坡风险地图、加固建筑、迁移基础设施以及提高公众意识等。

在某些地区，工程师采用被动冷却技术来建造和保护永久冻土。其中一种方法是调节地面的对流热损失，并利用冷空气通过通风管道、碎石堤坝和热虹吸管(一种基于自然对流进行被动热交换的制冷装置)来降低永久冻土温度，以延缓其融化。

SolarFrost项目

相关研究也在瑞士阿尔卑斯山区进行。瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)与联邦雪与雪崩研究所博士生伊丽莎薇塔·沙拉博洛娃(Elizaveta Sharaborova)同其他科学家一起，正在探索如何稳定因永久冻土融化而受威胁的基础设施。在他们的“SolarFrost”项目中，他们开发了一种新型系统并做了示范试验，这个系统在地下浅层埋设连接到太阳能驱动热泵的冷却管道，以创造一个低温冻结层。

伊丽莎薇塔·沙拉博洛娃及其用于稳定永久冻土的新型系统。 Elizaveta Sharaborova

模拟数据显示，该系统可以增强冬季的自然冷却，并在夏季通过形成冻结屏障层来阻止热量渗透，从而保护更深层的永久冻土。

“我们的目标不是让所有永久冻土保持冻结，而是要保护那些建在永久冻土上的关键基础设施。因此，我们重点研究如何将这项技术应用于山区缆车和铁路，”沙拉博洛娃告诉瑞士资讯。该技术此前已成功在低地永久冻土区域进行测试，目前瑞士的实验室测试仍在进行之中。

与此同时，在西伯利亚北部，一对俄罗斯科学家父子正在尝试将大型草食动物(如马和野牛)引入北极冻原，以恢复“猛犸草原”生态系统，从而缓解全球变暖。他们认为，将景观从林地转变为草原，不仅可以增强对富含碳的永久冻土的保护，还可以减少因永久冻土融化导致的碳排放，增加土壤中的碳储存量。不过，这种非传统的“再野化”方法是否能够有效应对永久冻土融化风险，仍需要进一步研究验证。

中国的永久冻土

中国的永久冻土主要分布在以下地区：

-青藏高原：这是中国永久冻土分布最广的区域，覆盖了青海、西藏等地；

-东北地区：主要位于大兴安岭和小兴安岭山脉；

-西部高山地区：包括天山山脉等高海拔区域。

科研人员编制了东北地区多年冻土分布图外部链接，发现多年冻土面积从2003年的32.77万平方公里减少到2019年的27.10万平方公里，显示出冻土区南界北移、区域冻土热态下降等变化趋势。

(编辑：Veronica De Vore，编译自英语：小雷/gj)