永久冻土是冻结的地面——可能包括沙子、土壤或岩石——至少连续冻结两年。它可以在陆地上，但也可以在海底找到。
有些永冻土已经冻结了数百年甚至数千年，但它不同于冬天结冰，夏天解冻的地面。永久冻土会随着季节变化而保持冻结状态。
永久冻土层可以有几英尺深，或者更深。在某些地方，永久冻土层超过一英里深。它被发现覆盖了巨大的区域，比如整个北极苔原，但它也可以在更小的特定地点找到，比如山的背风面或山顶。
在陆地面积较多的北半球，大约四分之一的地面是永久冻土。它存在于许多您可能期望找到它的地方，例如加拿大、格陵兰岛和西伯利亚北部地区，以及北冰洋海底。阿拉斯加近 85% 的土地永久冻结。
但您也会在意想不到的高海拔地区发现永久冻土，例如落基山脉和西藏的山顶。在南半球，它位于新西兰的安第斯山脉和南阿尔卑斯山。
永久冻土定义
1943年地质调查局 (USGS) 的一份报告中，西蒙·威廉·穆勒 (Simeon William Mueller) 首次以英文命名永久冻土层，但之前其他人也曾注意到它。
穆勒从 19 世纪的工程报告中获得了大量信息，因为在建造西伯利亚大铁路时必须处理永久冻土问题。
永久冻土可以在冰层下面找到，因此永久冻土层开始于冰结束的地方，但它也可以在科学家称之为“活动层”的地方找到。
那是一层土壤、沙子、岩石，或者可能会因下雨或晴天等天气条件而季节或每月冻结和解冻的混合层。在活动层的情况下，你必须向下挖掘大约一英尺或更多才能找到下面的永久冻土层。
这意味着永久冻土存在于地、活动层下方或冰层或雪层下方，这些区域在一年中可能会发生变化（永久冻土在一年中的部分时间可能在雪下，部分时间暴露在外）那一年）。这些变化可能是季节的，受天气或地热作用以及其他因素的影响。
通常，永久冻土只存在于年平均气温较低的地方——等于或低于水的冰点：32 F（0 摄氏度）。但同样，独特的当地和历史条件可能意味着在平均温度较高的地方可能会发现永久冻土。
连续多年冻土
当平均土壤温度为 23 华氏度（-5 摄氏度）时，它足够冷，地面会持续冻结。当一个景观的 90%-100% 的地面被冻结时，它被称为连续永久冻土。
北半球有一条连续的永久冻土线，代土地被永久冻土（或冰川冰）覆盖的最南点。南半球没有对应物，因为这条线所在的区域在海洋之下。
不连续多年冻土
当 50%-90% 的地面保持冻结状态时，就会出现不连续的永久冻土层。当地面保持寒冷但气温季节波动时，就会发生这种情况。
在这些地区，一些土壤层会在夏季融化，而其他阴影或保护区可能会保持冻结状态。
零星的永久冻土
当一个地区的永久冻土层少于 50% 时，它被认为是零星的永久冻土层。这种情况发生在与不连续永久冻土相似的地方，但可能在海拔稍低的地方，或者在暴露于更多阳光或温暖气流的地区。
永久冻土的类型
永久冻土的其他一些子集描述了它们所在的区域，而不是它们的范围。
高山
大多数高山永久冻土层是不连续的，因为它发生在海拔较高的地方，并且当地的天气条件和地质特征会对其产生影响。高山永久冻土可以出现在足够冷的任何地方，因此它们不会孤立于近极地地区。
例如，2009 年，研究人员在距赤道仅约 200 英里的非洲乞力马扎罗山上发现了永久冻土层。它是在靠近山顶的一个没有冰川作用的地区被发现的。
科学家对高山永久冻土的范围很感兴趣，因为它们含有结合在土壤中的淡水。
当永久冻土融化时，这可能会将水释放到生态系统中，包括古老的水，但仍有很多未知数——例如，安第斯山脉的永久冻土尚未绘制成地图。
海底
海底永久冻土被埋在极地地区的海床之下。这些永久冻土层很古老，形成于最后一个冰河时代，当时海平面较低。
当陆地上的冰盖融化时海平面上升，他们用海水覆盖了这片冰冻的土地。永久冻土被永久淹没并保留至今，这会使水下钻探或海底管道的安装变得复杂。
土壤结构
在永久冻土环境中形成了许多有趣的土壤结构，这些土壤结构与水的组合和影响有关，水在冻结和融化时会膨胀和收缩，并与当地的土壤、岩石和沙子相互作用。
多边形
阿拉斯加北极北坡的苔原在国家石油储备中。
从空中的角度看，多边形就像一幅大拼图。它们是在寒冷的冬季气温导致土壤收缩的季节形成的。这样做时，它会产生裂缝；然后这些裂缝充满了春天的融水（例如，来自附近山脉的积雪融化）。
由于水流入原始土壤下方的寒冷永久冻土层，水冻结并膨胀，形成冰楔。这个循环可以重复多年，每次裂缝都会加深；在某些时候，楔形物变得非常厚，以至于它们将土壤推入看起来像多边形的山脊。
苹果果
如果你在看它们时不知道它们是什么，你可能只会认为冰丘是一座漂亮的圆形山丘。但在有永久冻土的地区，它们有点欺骗，因为虽然它们的外部是由土壤制成的，但内部却有坚硬的冰芯。
它们可以更像是只有 10 英尺高、底部稍宽一点的土墩，或者它们可以相当大，有几百英尺高。
根据发在《冰冻圈》杂志上的一项研究，地球上估计有 11,000 个冰丘，其中大部分位于苔原生物气候带。
溶解度
土壤侵蚀是几个过程的总称，在这些过程中，地面的上层在其下方的冻结地面上移动。
永久冻土就像一个坚硬、不透水的面，所以当它上面的土壤或沙子被液体浸透时，它会在重力的作用下慢慢滑下斜坡。溶解流有几种不同的类型，有证据明甚至可以在火星上看到该过程。
热岩溶
喀斯特通常指的是石灰岩或包含该岩石的过程，但在这种情况下不涉及石灰石——它看起来就像在石灰岩中看到的类似过程。
热岩溶是由冻胀形成的，冻胀将位于永久冻土上方的活动层的小圆顶推高。当变暖发生时，穹顶会坍塌，留下凹陷的褶皱。从这些地层中，可以发展出冰丘。
在某些情况下，会形成非常大的热岩溶，当它们充满水时，就会变成小池塘甚至湖泊。
永久冻土正在融化吗？
目前，永久冻土覆盖了大片土地（在北半球，估计有 900 万平方英里，相当于、加拿大和中国的总和），但它正在缩小。
由于北极变暖的速度大约是温带地区的两倍，而且永久冻土层对温度的微小变化都很敏感，因此永久冻土层融化的速度比预期的要快，这让科学家们感到惊讶。
《自然气候变化》杂志上一项被广泛引用的研究估计，如果地球变暖到比工业化前水平高 2°C（我们目前所处的轨道），永久冻土层将减少 40%。
永久冻土和气候危机
融化的永久冻土有很多影响。
首先，当它融化时，它会向大气中释放温室气体，尤其是甲烷。这就形成了一个反馈循环——随着更多的永久冻土融化，更多的变暖气体进入大气层，气候进一步升温。
其次，融化的永久冻土层会产生局部影响，包括破坏建筑物和交通系统的稳定，以及可能发生的破坏洪水或山体滑坡/泥石流事件。
除了生态和经济后果外，生活在永久冻土上的社区已经开始失去建筑物，在某些地方，整个城镇可能不得不搬迁。在阿拉斯加、格陵兰、加拿大和，永久冻土融化导致房屋和建筑物倒塌或下沉。
在沃尔库塔，40% 的建筑物的结构完整受到损害，而在拥有 175,000 人口的诺里尔斯克市，60% 的建筑物因永久冻土融化而受损，该市 10% 的房屋已经被遗弃。
由于地下条件的变化，重建也很困难。在其中许多地方，住房已经稀缺，受影响的大多数是土着人民，他们的社区在这些地区生活了数千年。
由于地下永久冻土的变化，两座废弃的建筑物一起倒塌。
生态后果
融化的永久冻土改变了景观。随着永久冻土层融化，正如加拿大北极地区、阿拉斯加、和其他地方正在发生的那样，曾经为灰熊、北美驯鹿和其他动物提供食物的丰富景观正在土壤坍塌下消失。
这是因为当地下的水随着内部的冰融化而收缩时，地面会被推高并重新排列。小红莓、蓝莓、灌木、地衣和其他可食用植物等动物食用植物无法在泥泞、淤泥的侵袭中存活下来。
温室气体排放
人为气候变化引发的永久冻土融化可能会形成一个危险的反馈回路。根据发在《自然》杂志上的一项研究，仅在北极的永久冻土层中估计就有 1,400 吉吨的碳，而且碳的释放速度比预期的要快。
这大约是自工业革命开始以来人类排放量的四倍，使其成为世界上最大的碳汇之一。如果释放，这种碳需要被计入科学家用来更好地了解气候变化未来影响的 全球产出。
如果更多的温室气体在永久冻土融化时从中释放出来，变暖的温度将加速，导致释放更多的气体，更多的永久冻土融化，等等。
病毒和细菌
某些生物可以在冰中保存数千年。条件接近理想——寒冷、黑暗和低氧环境意味着这些微观细胞中的一些可以存活。
冻结在永久冻土层中的病毒、真菌和细菌在通过融水冲入供水系统时可能变得活跃。
这已经发生在 2016 年，当时一只被埋在永久冻土中 75 年的携带炭疽病的驯鹿解冻了。根据发在 《Plos One 》杂志上的一项研究，炭疽病进入供水系统，导致数十人患病，一名小男孩亡，数千只驯鹿亡。
在阿拉斯加发现的完整尸体上也发现了 1918 年西班牙流感病毒，甚至一些 40,000 年前的蠕虫在解冻后复活了。潜伏在永久冻土中的古代病毒和细菌可能造成的污染的全部范围尚不清楚。
经济影响
对于像因纽特人这样生活在永久冻土融化地区的土着人民来说，由于已经发生并将在未来几年发生的数千次坍塌和热岩溶山体滑坡，他们将越来越难以找到食物。
这些地貌变化可以通过坍塌改变海岸，可以改变溪流的流动方式和地点，并可能导致湖泊干涸。所有这些现象也会对该地区人们赖以生存的野生动物产生负面影响。
永久冻土融化还会导致需要重建或废弃的建筑物和道路倒塌，以及任何商业活动，从石油和天然气钻探到输油管道，以及任何其他依赖稳定地面和可靠供水的企业或社区. 由于其影响广泛，很难估计永久冻土融化的确切金额。
其他后果
融化的永久冻土很可能会发现埋藏了数千年的古代文明、动物和地球历史的遗迹。
一座具有3000年历史的西伯利亚王子墓已经在偏远地区被发现，这对研究那个时代和地点的考古学家来说是一个福音。
作者观点
永久冻土层对陆地环境可产生有益的影响，如分解二氧化碳，减少二氧化碳总量的排放等。
但是，永久冻土的活动层在每年进行的冻融过程中，土层的物理和化学作用均很强烈，对道路和其它各种建筑物的危害很大。
参考文献
丹查克，梅丽莎。“永久冻土：你需要知道的一切。” 自然资源保护委员会，2018 年。
罗泽尔，内德。“赤道附近的永久冻土；亚北极附近的蜂鸟。” 阿拉斯加费尔班克斯大学，2009 年。
“冻土在哪里？ ” 国家冰雪数据中心。