Permafrost

Permafrost^[1][2][3] (z angl. permafrost < permanent - permanentný + frost - mráz; iné názvy: dlhodobo zamrznutá pôda^[1], stále zamrznutá pôda^[2], trvalo zamrznutá pôda^[4][3], trvalo zmrznutá pôda^[5], večne zamrznutá pôda^[1][4], večne zmrznutá pôda^[6], večne zamrznutá zem^[4], pergelisol^[1][2][3], tjaele^[2], tjäle^[7]; staršie: večná mrzlota^[8], mrzlota^[1]) je geologický termín označujúci dlhodobo zamrznuté povrchové oblasti (s priemernými ročnými teplotami pod, alebo okolo 0° C), kde doba zamrznutia je dva a viac rokov. Permafrost je oblasť s trvalo zamrznutou pôdnou vodou, bez, alebo s minimálnym rastlinným porastom. Hrubá vrstva povrchového zaľadnenia nie je nevyhnutnou zložkou permafrostu, v hrubších vrstvách vyskytuje skôr v nepórovitých, skalných oblastiach, ale tiež býva prítomný aj v pôdnych oblastiach.

Rozšírenie permafrostu je závislé od zmien klímy. V súčasnosti je trvalo zamrznutých a/alebo pokrytých ľadovcami asi 20 % povrchu Zeme (trvalo zamrznuté sú 4/5 povrchu Aljašky a 2/3 povrchu Sibíri). Hrúbka premrznutia je variabilná, v oblastiach s drsnými klimatickými podmienkami je značne veľká (Barrow (Aljaška) - 400 m, Prudhoe Bay (Aljaška) - 600 m, Kanadské arktické ostrovy - 726 m a najhrubšia je v panve riek Lena a Jana na Sibíri - 1493 m).

Trvalo zamrznuté oblasti Sibíri a Aljašky sú však pozostatkom ľadových dôb, keď boli priemerné letné teploty o 11° C nižšie ako v súčasnosti. V tom období bol povrch Európy trvalo zamrznutý až k Szegedu, v Ázii k Pekingu a v Severnej Amerike až do južnej Iowy a severného Missouri. V južnej hemisfére sú o trvalom zamrznutí menšie dôkazy v provincii Otago, Nový Zéland a v Patagónii, Argentína.

Vrchná vrstva sa v letných mesiacoch roztápa (1 až 4 metre), čo umožňuje rast vegetácie. Nazýva sa aktívna vrstva. Aktívna vrstva je problémom pri zakladaní stavieb v polárnych oblastiach - pri jej letnom topení sa stávajú základy nestabilné, konštrukcie budov sú preto zakladané hlbšie, kde letné rozmŕzanie nedosahuje.

Vznik permafrostu závisí hlavne od lokálnych klimatických podmienok, ale aj od vlastností pôdnej vrstvy a pokrytia vegetáciou. Na to, aby sa vytvorila trvalo zamrznutá vrstva, sú potrebné priemerné ročné teploty okolo -5° C. Pri vyšších teplotách (okolo 0° C) zamrznutá vrstva nie je trvalá a nazýva sa prerušovaný permafrost. Permafrost je viac rozšírený na severnej pologuli (Aljaška, sever Kanady, Sibír a v niektorých regiónoch Škandinávie) ako na južnej (tu je väčšina polárnych oblastí tvorená morom a Antarktída je skôr pokrytá ľadom, ako zamrznutou pôdou). Ako vidno v tabuľke, čas potrebný na postupný rast hĺbky premrznutia sa s pribúdajúcimi metrami predlžuje - nie je to lineárna závislosť.

Pri otepľovaní sa plocha a hrúbka permafrostu zmenšuje a hrúbka aktívnej vrstvy rastie. Na jej mohutnosť majú vplyv aj iné faktory ako napríklad teplotný gradient Zeme (so stúpajúcou hĺbkou rastie teplota), no klimatické zmeny sú najdôležitejší činiteľ ovplyvňujúci veľkosť permafrostu (napr. na Yukone sa trvalo zamrznuté oblasti posunuli od roku 1899 o 100 km severnejšie). Zmenšovanie veľkosti trvalo zamrznutých oblastí je jedným z najviditeľnejších dôkazov globálneho otepľovania.

Nakoľko je pôda druhým najväčším prírodným rezervoárom uhlíka (po oceáne), permafrost v sebe udržiava okolo 1 500 gigaton uhlíka (dvakrát toľko, ako atmosféra)^[9], najmä v zlúčeninách skleníkových plynov ako metán a oxid uhličitý. Tento uhlík predstavuje pozostatok nerozložených organických látok zamrznutých v pôde cez tisíce rokov. Zvyšovaním priemernej globálnej teploty sa permafrost roztápa a tým rozmrazuje (uvoľňuje) skleníkové plyny do ovzdušia, čo nekontrolovane urýchľuje otepľovanie Zeme^[10]. V dôsledku historicky vysokých antropogénnych emisií sa bude permafrost naďalej topiť, a to aj pri snahe znížiť vypúšťanie skleníkových plynov, ktorá však môže prispieť ku istej kontrole zmenšovania zamrznutej pôdy.

V roku 2021 bolo zaznamenané oteplenie v Arktíde o niečo cez 3 stupne Celzia, čo predstavuje trikrát rýchlejšie oteplenie ako pri zvyšku sveta. Isté permafrosty, ktoré sa nachádzajú v regiónoch Sibíri, severnej Kanady a Aljašky obsahujú veľa ľadu. Tie pri roztopení menia tvar krajiny a môžu vytvárať tzv. termokrasové jazerá zo zhromádžujúcej sa vody. Tento proces urýchľuje ďalšie rozmrazovanie zamrznutej pôdy, ktoré vedie ku menej stabilnej a zosuvnej pevnine. Mnohé cesty a infraštruktúry boli v minulosti stavané za predpokladu, že pôda pod nimi ostane zamrznutá. Avšak súčasná zmena klímy má práve dopad na znehodnocovanie vybudovanej infraštruktúry, napr. 80% budov sa zrútilo či podlomilo v niektorých ruských mestách (Jakutsk, Norilsk), 30% ciest je podškodených na Tibetskej náhornej plošine^[9]. Ohrozenie nosnej konštrukcie Trans-Aljašského ropovodu môže viesť k úniku ropy^[11]. Na druhej strane roztápanie permafrostu sprístupňuje územia pre účely výskumu a vývoja ťažby ropy spolu so zemným plynom.

Nadmerné vykorisťovanie ropných polí na celom svete vedie k tomu, že energetické spoločnosti hľadajú nové zdroje v nepriateľsky chladných oblastiach. Permafrost je oblasť bohatá na fosílne palivá, ktoré sa tam z hĺbok ťažía od 60-tych rokov 20. storočia.

V roku 1996 bola založená Arktická rada, ktorej účelom je podpora spolupráce medzi národmi s nárokmi na arktické územie aj v rámci plánov arktického vŕtania (bez vojenských operácií) medzi krajinami: Spojené štáty, Ruská federácia, Kanada, Nórsko, Švédsko, Fínsko, Dánsko (vrátane poloautonómneho ostrova Grónsko), Island a domorodé skupiny, aj krajiny ako napríklad Čínska ľudová republika so svojim záujmom v regióne. Postupne však niektoré štáty obmedzujú produkciu z fosílnych palív v Arktíde a v jej blízkosti pre zaviazanie sa k cieľom v dekarbonizácií.

Dekády ťažby ropy v Arktíde spôsobili množstvo environmentálnych problémov: úniky ropy, narúšanie ekosystémov, urýchľovanie klimatickej zmeny^[12]. Ropovody umiestnené v ľadových oblastiach musia byť dobre izolované, aby ropa vychládala čo najpomalšie aj aby sa obmedzilo rozmrazovanie permafrostu. Nadzemné potrubie sa umisťuje na stĺpy, aby pod ropovodom mohol prúdit studený vzduch, ktoré zabraňujú tepelnému úniku. Taktiež môžu byť aplikované mraziace rúry, ktoré cez zimu pôdu ochladzujú, čo sa napríklad používa pri Trans-Aljašskom ropovode^[13].

Antarktída je zatiaľ do roku 2041 chránená medzinárodnou zmluvou "Zmluva o Antarktíde" pred akoukoľvek ťažbou na jej území "Dohodou o zákaze ťažby nerastných surovín do roku 2041" z roku 1991^[14].

Portál vied o Zemi

• glaciológia
• ľadovec

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Permafrost