全球暖化解凍凍土,北極基建不穩?

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2021 年 9 月 4 日,俄羅斯雅庫茨克(Yakutsk)一座因永久凍土融化而受損的建築物。 圖片來源:路透社

北半球有 4 分 1 面積在永久凍土(Permafrost)層下。「永久凍土」雖名永久,並不代表其永不融化,是指連續兩年處於或低於攝氏零度的土地。全球暖化,永久凍土也不能獨善其身,亦有愈來愈多研究估計暖化對凍土的影響,及凍土融化帶來的風險。

最新發表於期刊「自然評論 —— 地球與環境」的研究,就測量和預測了永久凍土減少,對基建的損害程度和所需成本,並提出應對方法。論文作者指出,目前在永久凍土上有 12 萬座建築物、4 萬公里的道路和 9,500 公里的管道,預計到 2060 年,這些基建中損壞風險較高的多達一半;其時每年維護費用可能超過 350 億美元

本身擁有極多凍土面積的俄羅斯,面對的解凍風險最大。俄羅斯的永久凍土覆蓋全國陸地面積達 65%,全國超過 1,500 萬人在建基於永久凍土的建築生活;與北極其他地區相比,俄國凍土可能有更多大型公寓和工業設施,因此面臨損失的風險更大。

北美的永久凍土層佔加拿大領土一半,佔阿拉斯加領土的 4 分之 3 以上,但比俄羅斯人口稀少,對人類的影響主要是道路、機場和輸油管道。不過,這並不代表當地凍土解凍不成問題。加拿大西北地區當局便估算,到現時為止,永久凍土造成的損失每年高達 4,100 萬美元,即每位居民約 900 美元。

此外,該研究還檢視一些條件類似北極的低緯度山區凍土情況。例如,青藏高原近半被多年凍土覆蓋,該地區擁有 20 萬公里長的公路和 3,900 公里鐵路,每年維修費用可高達數千萬美元。

研究團隊提出了三種應對凍土解凍的方法,其中一些已經在不同的北極地區採用。首先,在需要保護的建築物附近的解凍土壤提取熱量,例如可以在路基上添加多孔石層,藉產生對流來助熱空氣逸出。另外,減小路堤(又稱路壆)坡度的角度也有幫助,因為它可以增加風量並減少積雪,避免積雪積聚熱量。

第二是限制地面的熱量攝入。例如通過增加路堤的厚度,並增加路面的反射率,盡量減少吸收太陽輻射。第三為加固地基。其中一種方法是用更穩定的材料代替永久凍土層;另一種方法是以受控方式解凍永久凍土,然後在已固定的土層上再興建設施。

凍土解凍,對於俄羅斯而言並非遙不可及的事。2020 年 6 月,俄羅斯西伯利亞偏遠地區一個柴油燃料儲罐受損,導致 2 萬噸燃料洩漏,原因之一就是凍土解凍。洩漏事件發生後,俄羅斯總統普京宣佈全國進入緊急狀態,該國總檢察長命令地區官員檢查建立在永久凍土上的所有危險設施。

俄羅斯一些大企業已經開始針對永凍層的情況作出調整。據「華爾街日報」引述資料,俄羅斯國有能源巨頭 PAO Gazprom 大約 9 成天然氣生產位於被永久凍土覆蓋的省份,公司已經在北部的 Bovanenkovskoye 油田安裝 1,000 個氣液冷卻裝置,可在地下循環製冷,確保地面保持凍結。而該國鑽石開採巨頭 Alrosa 有 82% 儲量位於永凍層,公司表示已在旗下礦區增設「冷凍柱」,連接到地表的製冷站,並將冷卻劑注入地下數十呎深處,以加固永久凍土。