thumb|220px|Permafrost glede na trajanje in vsebnost ledu Permafrost (: merzlota) so trajno zamrznjena tla, kar je posledica celoletnih nizkih temperatur.
Večina permafrosta se nahaja v območjih z veliko zemljepisno širino (blizu polov), pojavlja pa se tudi v visokogorju. Permafrost je prisoten skoraj na polovici (47 %) površja Rusije.
Na zamrznjeni podlagi pogosto nastanejo močvirnata, za kmetijstvo neuporabna tla.
Nekatere najpogostejše lokacije permafrosta so na severni polobli. Skoraj četrtino severne poloble pokriva permafrost, vključno z 85% Aljaske, Grenlandije, Kanade in Sibirije. Lahko se nahaja tudi na gorskih vrhovih na južni polobli. Permafrost se pogosto pojavlja v ledu na tleh, lahko pa je tudi v neporozni podlagi. Permafrost nastane iz ledu, ki vsebuje različne vrste tal, peska in kamnin v kombinaciji.
Študija in razvrstitev permafrosta sličica|Logotip Melnikovega permafrost inštitua (Rusija). "V nasprotju z relativno pomanjkanjem poročil o zmrznjenih tleh v Severni Ameriki pred drugo svetovno vojno je bila v ruskem jeziku na voljo obsežna literatura o inženirskih vidikih permafrosta. Od leta 1942 se je Siemon William Muller poglobil v ustrezno rusko literaturo Kongresna knjižnica in ameriška knjižnica za geološke raziskave, tako da je lahko vladi do leta 1946 predložil inženirski vodnik in tehnično poročilo o permafrostu ", leto, v katerem je izraz skoval kot krčenje trajno zamrznjenih tal. Leta 1947 javno objavljeno revidirano poročilo, ki velja za kot prva severnoameriška razprava na to temo.
Obseg Permafrost so lahko tla, kamnine ali usedline, ki so zamrznjene več kot dve zaporedni leti. Na območjih, ki jih ne prekriva led, obstaja pod plastjo zemlje, kamnin ali usedlin, ki vsako leto zmrzne in se otopi in se imenuje "aktivna plast". V praksi to pomeni, da se permafrost pojavlja pri povprečni letni temperaturi −2 ° C (28,4 ° F) ali manj. Debelina aktivne plasti se spreminja glede na sezono, vendar je debela od 0,3 do 4 metre (plitva vzdolž arktične obale; globoko v južni Sibiriji in Qinghai-Tibetanski planoti). Obseg permafrosta se spreminja glede na podnebje: na severni polobli je danes večina manj ali manj pod vplivom 24% površine brez ledu, kar ustreza 19 milijonom kvadratnih kilometrov . Od tega je nekaj več kot polovica podlaga neprekinjenega permafrosta, približno 20 odstotkov prekinjenega permafrosta in nekaj manj kot 30 odstotkov občasnega permafrosta. Večino tega območja najdemo v Sibiriji, severni Kanadi, na Aljaski in na Grenlandiji. Pod aktivno plastjo letni temperaturni nihaji permafrosta z globino postanejo manjši. Najgloblja globina permafrosta se pojavi tam, kjer geotermalna toplota vzdržuje temperaturo nad lediščem. Nad to spodnjo mejo je lahko permafrost z enakomerno letno temperaturo - "izotermični permafrost".
Kontinuiteta pokritosti Permafrost se običajno oblikuje v katerem koli podnebju, kjer je povprečna letna temperatura zraka nižja od ledišča vode. Izjeme najdemo v vlažnih borealnih gozdovih, na primer v severni Skandinaviji in severovzhodnem delu evropske Rusije zahodno od Urala, kjer sneg deluje kot izolacijska odeja. Izjema so lahko tudi ledeniška območja. Ker so vsi ledeniki na dnu ogreti z geotermalno toploto, imajo lahko zmerni ledeniki, ki so ves čas blizu točke tališča pod pritiskom, tekočo vodo na meji s tlemi in zato nimajo podlaga za permafrost. "Fosilne" hladne anomalije v geotermalnem gradientu na območjih, kjer se je v pleistocenu razvila globoka permafrost, trajajo do nekaj sto metrov. To je razvidno iz meritev temperature v vrtinah v Severni Ameriki in Evropi.
Prekinjeni permafrost Temperatura pod zemljo se od sezone do sezone spreminja manj kot temperatura zraka, pri čemer se povprečne letne temperature večajo z globino zaradi nagiba geotermalne skorje. Če je torej povprečna letna temperatura zraka le malo pod 0 ° C (32 ° F), bo permafrost nastal le na mestih, ki so zaščitena - običajno s severnim ali južnim vidikom (na severni in južni polobli) - ustvarjajo neprekinjeno permafrost . Običajno bo permafrost v razmerah podnebja, kjer je povprečna letna temperatura površine tal med -5 in 0 ° C (23 in 32 ° F), prekinen. Na prej omenjenih vlažno prezimovanih območjih morda ne bo niti občasnih permafrostov do –2 ° C (28 ° F). Neprekinjeno permafrost pogosto delimo na obsežno diskontinuirano permafrost, kjer permafrost pokriva med 50 in 90 odstotki pokrajine in ga običajno najdemo na območjih s povprečnimi letnimi temperaturami med -2 in -4 ° C (28 in 25 ° F) ter občasno permafrost, kjer je pokrov permafrosta manj kot 50 odstotkov pokrajine in se običajno pojavlja pri srednjih letnih temperaturah med 0 in −2 ° C (32 in 28 ° F). V znanosti o tleh je občasno območje permafrosta skrajšano SPZ (Sporadic Permafrost Zone) in obsežno diskontinuirano območje permafrosta DPZ (Discontinious Permafrost Zone). Izjeme se pojavljajo v neledeneli Sibiriji in na Aljaski, kjer je sedanja globina permafrosta relikt podnebnih razmer v ledeniški dobi, kjer so bile zime do 11 ° C (20 ° F) hladnejše od današnjih.
Neprekinjeni permafrost Pri povprečnih letnih temperaturah tal pod −5 ° C (23 ° F) vpliv vidika nikoli ne more biti zadosten za odmrzovanje permafrosta in nastane območje neprekinjenega permafrosta (skrajšano CPZ ali Continious Permafrost Zone). Linija neprekinjenega permafrosta na severni polobli predstavlja najjužnejšo mejo, kjer je zemljišče prekrito z neprekinjenim permafrostom ali ledeniškim ledom. Linija neprekinjenega permafrosta se spreminja po svetu proti severu ali jugu zaradi regionalnih podnebnih sprememb. Na južni polobli bi večina enakovredne črte spadala v Južni ocean, če bi bilo tam kopno. Večino antarktične celine prekrivajo ledeniki, pod katerimi je večina terena podvržena bazalnemu taljenju. Izpostavljena dežela Antarktike je v bistvu podložena z večnim ledom, od katerih se nekateri segrevajo in odtajajo vzdolž obale.
Alpski permafrost Alpski permafrost se pojavlja na višinah z dovolj nizkimi povprečnimi temperaturami, da vzdrži trajno zamrznjena tla; večina alpskega permafrosta je prekinjena. Ocene celotne površine alpskega permafrosta so različne. Bockheim in Munroe sta združila tri vire in pripravila tabelarične ocene po regijah, ki so znašale 3.560.000 kvadratnih milj (1.370.000 kvadratnih kilometrov).
Alpska permafrost v Andih ni bila kartirana. Njegov obseg je bil oblikovan za oceno količine vode, vezane na teh območjih. Leta 2009 je raziskovalec z Aljaske na najvišjem vrhu Afrike, gori Kilimandžaro, približno 3 ° južno od ekvatorja, odkril permafrost na višini 4.700 m (15.400 čevljev, po imperialnem sistemu - ZDA, Liberija, Mjanmar).
Podmorski permafrost Podmorski permafrost se pojavlja pod morskim dnom in obstaja na celinskih policah polarnih regij. Ta območja so nastala v zadnji ledeni dobi, ko je bil večji del zemeljske vode zavit v ledene plošče na kopnem in ko je bila gladina morja nizka. Ko so se ledene plošče spet postale morska voda, je permafrost v relativno toplih in slanih mejnih pogojih v primerjavi s površinskim permafrostom postal potopljene police. Zato podmorski permafrost obstaja v razmerah, ki vodijo do njegovega zmanjšanja. Po mnenju Osterkampa je podmorska permafrost dejavnik pri "oblikovanju, gradnji in delovanju obalnih objektov, objektov, ki temeljijo na morskem dnu, umetnih otokov, podmorskih cevovodov in vrtin, izvrtanih za raziskovanje in pridobivanje." vsebuje plinske hidrate na mestih, ki so "potencialno bogat vir energije", lahko pa se tudi destabilizirajo, ko se podmorska permafrost segreje in otopi, pri čemer nastajajo velike količine metana, ki je močan toplogredni plin.
Manifestacije
Globina baze Permafrost se razteza do osnovne globine, kjer geotermalna toplota z Zemlje in povprečna letna temperatura na površini dosežeta ravnotežno temperaturo 0 ° C. Osnovna globina permafrosta doseže 1.493 m (4.898 ft) v porečjih reke Lena in Yana v Sibiriji. Geotermalni gradient je hitrost naraščanja temperature glede na naraščajočo globino v notranjosti Zemlje. Proč od mej tektonskih plošč je v večini sveta približno 25–30 ° C / km (124–139 ° F / mi) blizu površine. Spreminja se s toplotno prevodnostjo geološkega materiala in je za permafrost v tleh manjši kot v podlagah.
Izračuni kažejo, da je bil čas, potreben za oblikovanje globokega permafrosta, ki leži pod zalivom Prudhoe na Aljaski, več kot pol milijona let. To se je razširilo na več ledeniških in medledeniških ciklov pleistocena in nakazuje, da je sedanje podnebje v zalivu Prudhoe verjetno precej toplejše, kot je bilo v povprečju v tem obdobju. Takšno segrevanje v zadnjih 15.000 letih je splošno sprejeto. Tabela na desni kaže, da se prvih sto metrov permafrosta oblikuje razmeroma hitro, vendar globlje gladine postopoma dlje trajajo.
Masivni talni led Ko vsebnost ledu v permafrostu preseže 250 odstotkov (led po masi posuši zemljo), se to razvrsti kot masivni led. Masivna ledena telesa se lahko sestavijo v vseh možnih stopnjah od ledenega blata do čistega ledu. Masivne ledene postelje imajo najmanj debelino najmanj 2 m in kratek premer vsaj 10 m. Prvo zabeležena severnoameriška opazovanja so opravili evropski znanstveniki pri reki Canning na Aljaski leta 1919. Ruska literatura navaja zgodnejši datum 1735 in 1739 med Veliko severno ekspedicijo P. Lassiniusa in Kh. P. Laptev. Dve kategoriji masivnega talnega ledu sta pokopani površinski in intrasedimentalni led (imenovan tudi ustavni led).
Pokopani površinski led lahko izvira iz snega, zamrznjenega jezerskega ali morskega ledu, aufeisov (nasedli rečni led) in - verjetno najbolj razširjenega - zakopanega ledeniškega ledu.
Intrasedimentalni led se tvori z zamrzovanjem podzemnih voda na mestu, v njem prevladuje ločen led, ki je posledica kristalizacijske diferenciacije, ki poteka med zmrzovanjem mokrih usedlin, skupaj z vodo, ki se seli na ledišče.
Intrasedimentalni ali ustavni led so široko opazovali in preučevali po vsej Kanadi, vključuje pa tudi vsiljiv in injekcijski led.
Poleg tega ledeni klini - ločena vrsta talnega ledu - tvorijo prepoznavne vzorce talnih ali poli tundre. Ledeni klini se oblikujejo v že obstoječem geološkem substratu in so bili prvič opisani leta 1919.
Kopenske oblike Procesi permafrosta se kažejo v velikih kopenskih oblikah, kot so palsas in pingos, in manjših pojavov, kot so vzorčena tla na arktičnih, periglacialnih in alpskih območjih.
Ogljikov cikel v permafrostu Cikel ogljikovega permafrosta (Arctic Carbon Cycle) se ukvarja s prenosom ogljika iz permafrostnih tal v kopensko vegetacijo in mikrobe, v ozračje, nazaj v vegetacijo in nazadnje nazaj v permafrost tla s pokopi in sedimentacijo zaradi kriogenih procesov. Del tega ogljika se prek svetovnega ogljikovega kroga prenese v ocean in druge dele sveta. Cikel vključuje izmenjavo ogljikovega dioksida in metana med kopenskimi komponentami in ozračjem ter prenos ogljika med zemljo in vodo kot metana, raztopljenega organskega ogljika, raztopljenega anorganskega ogljika, delcev anorganskega ogljika in delcev organskega ogljika.
Učinki podnebnih sprememb Arktična permafrost se že stoletja zmanjšuje. Posledica tega je odtaljevanje tal, ki je lahko šibkejše, in sproščanje metana, kar prispeva k večji stopnji globalnega segrevanja kot del povratne zanke zaradi razgradnje mikrobov. Močvirja, ki se izsušijo zaradi odvodnjavanja ali izhlapevanja, ogrozijo sposobnost preživetja rastlin in živali. Ko se bo permafrost še naprej zmanjševal, se bodo okrepili številni scenariji podnebnih sprememb. Na območjih, kjer je permafrost velik, lahko infrastruktura, ki je obkrožena, zaradi otoplitve permafrosta močno poškoduje.
Zgodovinske spremembe