Permafrost

En geología , el permafrost es suelo, incluyendo roca o (cryotic) del suelo , en o por debajo del punto de congelación del agua a 0 ° C (32 ° F) durante dos o más años. La mayoría de permafrost se encuentra en altas latitudes (en y alrededor del Ártico y las regiones antárticas ), pero el permafrost alpino pueden existir en altas altitudes en las latitudes mucho más bajas. Hielo Ground no siempre está presente, como puede ser en el caso de lecho de roca no porosa, pero con frecuencia se produce y puede ser en cantidades que excedan el potencial de saturación hidráulico del material del suelo. Cuentas de permafrost de 0,022% del total de agua en la tierra y existe en el 24% de la superficie expuesta en el hemisferio norte. También se produce submarina en las plataformas continentales de los continentes que rodean el Océano Ártico , partes del cual fueron expuestos durante el último período glacial, con implicaciones globales del tiempo.

Un incremento de la temperatura de 1,5 ° C (2,7 ° F) por encima de los niveles actuales sería suficiente para comenzar el deshielo del permafrost en Siberia, según un grupo de científicos.

El permafrost es suelo , roca o sedimento que se congela durante más de dos años consecutivos. En las zonas no cubierta por el hielo, que existe debajo de una capa de tierra, roca o sedimento, que congela y descongela anualmente y que se llama la "capa activa". En la práctica, esto significa que permafrost se produce a una temperatura media del aire de -2 ° C o más frío. Espesor de la capa activa varía en función de la temporada, pero es de 0,3 a 4 metros de espesor (poco profundas a lo largo de la costa ártica; profunda en el sur de Siberia y la meseta Qinghai-Tíbet ). En el hemisferio norte, el 24% de la superficie terrestre libre de hielo, lo que equivale a 19 millones de kilómetros cuadrados, está más o menos influenciada por el permafrost. La mayor parte de esta área se encuentra en Siberia, el norte de Canadá, Alaska y Groenlandia. Debajo de los cambios de temperatura anual de la capa activa del permafrost vuelto más pequeño con la profundidad. La profundidad del permafrost más profundo, donde se produce el calor geotérmico mantiene una temperatura por encima de cero. Por encima de este límite inferior puede haber permafrost, cuya temperatura no cambia anuales- "permafrost isotérmica".

La extensión de permafrost varía con el clima. Hoy en día, un área considerable del Ártico está cubierto por el permafrost (incluido el permafrost discontinuo). Permafrost suprayacente es una delgada capa activa que se derrite estacionalmente durante el verano. Planta de la vida puede ser soportado sólo dentro de la capa activa ya que el crecimiento sólo puede ocurrir en el suelo que está completamente descongelado por alguna parte del año. El espesor de la capa activa varía según el año y el lugar, pero normalmente es de 0.6-4 m (2.0-13.1 pies ) de espesor. En las zonas de permafrost y duros inviernos continuos, la profundidad del permafrost puede superar los 1.400 m (4.600 pies). El permafrost también puede almacenar carbono , tanto como la turba y, como el metano . El trabajo que investiga el tamaño de permafrost depósito de carbono estima que desde 1400 hasta 1700 Gt de carbono se almacena en el norte de la región circumpolar permafrost. Mientras que un estudio reciente que incluye tiendas de la meseta del Tíbet, estima piscinas totales de carbono en el permafrost del Hemisferio Norte para ser 1.832 Gt. Esta gran reservorio de carbono representa más carbono que actualmente existe en todos los seres vivos.

El permafrost se forma típicamente en cualquier clima donde la temperatura media anual del aire es menor que el punto de congelación del agua . Las excepciones se encuentran en climas húmedos bosques término de la hibernación, como en el norte de Escandinavia y la parte norte-oriental de la Rusia europea al oeste de los Urales , donde la nieve actúa como una manta aislante. Áreas de glaciares pueden haber excepciones. Dado que todos los glaciares se calientan en su base por el calor geotérmico, glaciares templados , que están cerca de la presión de fusión punto a lo largo, puede tener agua líquida en la interfaz con el suelo y por lo tanto están libres de permafrost subyacente. "fósil" anomalías frías en el gradiente geotérmico en zonas donde el permafrost profundo desarrolló durante el Pleistoceno persisten hasta varios cientos de metros. Esto es evidente a partir de mediciones de temperatura en pozos de sondeo en América del Norte y Europa.

Típicamente, la temperatura por debajo del suelo varía menos de una temporada a que la temperatura del aire, con temperaturas medias anuales que tienden a aumentar con la profundidad. Por lo tanto, si la temperatura media anual del aire es sólo ligeramente por debajo de 0 ° C (32 ° F), el permafrost se forman sólo en lugares que están al abrigo-norte por lo general con un aspecto -creando permafrost discontinuo . Por lo general, el permafrost se mantendrá discontinua en un clima donde la temperatura media anual de la superficie del suelo está entre -5 y 0 ° C (23 y 32 ° F). En las zonas húmedas de una Wintered mencionadas antes, puede que no haya permafrost incluso discontinuos hasta -2 ° C (28 ° F). Permafrost discontinuo a menudo se divide en una amplia permafrost discontinuo , donde el permafrost cubre entre el 50 y el 90 por ciento del paisaje y se encuentra generalmente en zonas con temperaturas medias anuales entre -2 y -4 ° C (28 y 25 ° F), y esporádica permafrost , donde la cubierta de permafrost es inferior al 50 por ciento del paisaje y por lo general se produce a temperaturas medias anuales entre 0 y -2 ° C (32 y 28 ° F). En la ciencia del suelo, la zona de permafrost esporádico se abrevia SPZ y la amplia zona de permafrost discontinuo DPZ . Las excepciones se dan en glaciated-un Siberia y Alaska , donde la profundidad actual del permafrost es un vestigio de las condiciones climáticas durante las eras glaciales donde los inviernos eran de hasta 11 ° C (20 ° F) más fría que las de hoy.

Permafrost continuo

A medias temperaturas de la superficie del suelo anuales por debajo de -5 ° C (23 ° F) la influencia de los aspectos nunca puede ser suficiente para descongelar el permafrost y una zona de permafrost continuo (abreviado a CPZ ) formas. Una línea de permafrost continuo en el hemisferio norte ^]representa la frontera más al sur, donde la tierra está cubierta de hielos permanentes o hielo glacial. La línea de permafrost continuo varía en todo el mundo norte o el sur debido a los cambios climáticos regionales. En el hemisferio sur , la mayor parte de la línea equivalente estaría comprendida en el Océano Antártico si había tierra allí. La mayor parte del continente antártico está cubierta por glaciares, en las que gran parte del terreno está sujeto a la basal de fusión . La tierra expuesta de la Antártida está sustentada sustancialmente con permafrost, algunas de las cuales está sujeta al calentamiento y descongelación a lo largo de la costa.

Las estimaciones de la superficie total de permafrost alpino varían. Bockheim y Munroe ^[18] combinaron tres fuentes y las estimaciones hechas tabulados por región, por un total de 3,56 millones kilometros ²(1.370.000 millas cuadradas).

Permafrost alpino en el Andes no ha sido asignada. Su extensión se ha modelado para evaluar la cantidad de agua unida en estas áreas. En 2009, un investigador de Alaska conocer permafrost en los 4.700 m (15.400 pies) sobre el nivel del pico más alto de África, el Kilimanjaro .

Permafrost submarino

El permafrost submarino se produce bajo el lecho marino y existe en las plataformas continentales de las regiones polares. Estas áreas se forman durante la última edad de hielo, cuando una porción más grande de agua de la tierra estaba ligada en las capas de hielo en tierra o cuando los niveles del mar eran bajos. A medida que las capas de hielo se derritieron para volver a ser el agua de mar, el permafrost se convirtió en estantes sumergidas bajo condiciones de contorno relativamente cálidas y saladas, en comparación con el permafrost superficie. Por lo tanto, existe permafrost submarino en condiciones que conducen a su disminución. De acuerdo con Osterkamp, permafrost submarino es un factor en el "diseño, construcción y operación de las instalaciones costeras, estructuras fundada en el fondo del mar, islas artificiales, tuberías submarinas y pozos perforados para la exploración y producción." También contiene los hidratos de gas en lugares, que son a la vez una "fuente abundante potencial de la energía", pero también puede desestabilizar, como calienta submarino permafrost y deshielos, la producción de grandes cantidades de gas metano, que es un gas invernadero potente .

Manifestaciones

El permafrost se extiende hasta una profundidad en la base, donde el calor geotérmico de la tierra y la temperatura media anual en la superficie alcanzar una temperatura de equilibrio de 0 ° C. La profundidad en la base del permafrost llega a 1.493 m (4.898 pies) en el norte de Lena y el río Yana cuencas en Siberia . El gradiente geotérmico es la tasa de aumento de la temperatura con respecto al aumento de la profundidad de la Tierra interior 's. Lejos de los límites de placas tectónicas, es alrededor de 25 ° C por kilómetro de profundidad (1 ° C por cada 70 pies de profundidad) cerca de la superficie en la mayor parte del mundo. Se varía con la conductividad térmica del material geológico y es menos de permafrost en el suelo que en el lecho de roca.

Los cálculos indican que el tiempo requerido para formar el permafrost subyacente profunda Prudhoe Bay, Alaska fue más de un medio millón de años. Esto se extendió durante varios ciclos glaciales e interglaciales del Pleistoceno y sugiere que el actual clima de Prudhoe Bay es probablemente mucho más caliente de lo que ha sido en promedio durante ese período. Tal calentamiento durante los últimos 15.000 años es ampliamente aceptado. La tabla de la derecha muestra que los primeros cien metros de las formas de permafrost con relativa rapidez, pero que los niveles más profundos toman cada vez más largos.

Hielo del suelo masiva

Cuando el contenido de hielo de un permafrost supera el 250 por ciento (hielo para suelo seco en masa) se clasifica como masiva de hielo. Cuerpos de hielo masivas pueden variar en su composición, en todas las gradaciones imaginables de barro helado de hielo puro. Camas de hielo masivas tienen un espesor mínimo de al menos 2 m, un diámetro corto de al menos 10 m. Observaciones de América del Norte Primero fueron registrados por los científicos europeos en Canning River, Alaska en 1919. La literatura rusa proporciona una fecha anterior, en 1735 y 1739 durante la Gran Expedición del Norte por P. Lassinius y Kh. P. Laptev, respectivamente. Dos categorías de hielo terrestre masiva están enterrados superficie de hielo y hielo intrasedimental (también llamada hielo constitucional ).

Hielo de la superficie enterrada puede derivar de nieve, lago congelado o hielo marino, aufeis (hielo del río trenzado) y probablemente el hielo glacial más prevalente-enterrado. Se forma hielo Intrasedimental por congelación in situ de aguas subterráneas y está dominada por el hielo segregaciones que resulta de la diferenciación crystallizational que tiene lugar durante la congelación de sedimentos húmedos, acompañado por el agua migración al frente de congelación.

Intrasedimental o hielo constitucional ha sido ampliamente observado y estudiado a través de Canadá y también incluye el hielo intrusivo e inyección.

Además, las cuñas de hielo-un tipo separado de planta de hielo producen reconocibles polígonos de tierra o de la tundra estampadas. Cuñas de hielo se forman en un sustrato geológico pre-existente y fueron descritos por primera vez en 1919.

Accidentes geográficos

Procesos de permafrost se manifiestan en formas de tierras a gran escala, tales como palsas y pingos y los fenómenos de menor escala, tales como suelos estructurados que se encuentran en las zonas árticas, periglaciares y alpinas.

Medida

Permafrost alpino

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