Permafrost

Rozbalit box

Obsah boxu

Permafrost (z anglického permanent frost, česky trvale zmrzlá půda) je označení pro půdu, sediment nebo horninu, která zůstává zmrzlá (při teplotě 0 °C nebo nižší) po dobu nejméně dvou po sobě jdoucích let. Nachází se ve vysokých zeměpisných šířkách v Arktidě a Antarktidě a také ve vysokohorských oblastech. Permafrost pokrývá přibližně 24 % pevniny na severní polokouli a hraje klíčovou roli v globálním klimatickém systému a uhlíkovém cyklu. V souvislosti s globálním oteplováním se jeho tání stává jedním z nejvýznamnějších a nejnebezpečnějších environmentálních problémů.

Nad vrstvou permafrostu se obvykle nachází tzv. aktivní vrstva, která v létě rozmrzá a v zimě opět zamrzá. Hloubka permafrostu se může pohybovat od méně než jednoho metru až po více než 1 500 metrů, například na Sibiři.

🌍 Geografické rozšíření

Permafrost je dominantním prvkem krajiny v rozsáhlých oblastech severní polokoule. Jeho rozšíření se dělí do několika zón podle míry pokrytí krajiny.

Zóny permafrostu

Kontinuální permafrost (souvislý): Pokrývá 90–100 % území. Tato zóna se nachází v nejchladnějších arktických oblastech, jako je severní Sibiř, severní Kanada, Aljaška a většina Grónska. Průměrná roční teplota vzduchu je zde obvykle nižší než -6 až -8 °C. Hloubka permafrostu zde dosahuje stovek metrů.
Diskontinuální permafrost (nesouvislý): Pokrývá 50–90 % území. V této zóně se permafrost střídá s nezmrzlými oblastmi (tzv. taliky), které se často nacházejí pod řekami, jezery nebo na jižně orientovaných svazích. Typický je pro subarktické oblasti.
Sporadický permafrost (ojedinělý): Pokrývá 10–50 % území. Permafrost se zde vyskytuje pouze v izolovaných ostrovech na místech s příznivými podmínkami, například ve stinných údolích nebo v rašeliništích, která půdu tepelně izolují.
Izolovaný permafrost: Pokrývá méně než 10 % území a nachází se na jižní hranici výskytu permafrostu.

Kromě polárních oblastí se permafrost vyskytuje také ve vysokých horách po celém světě, včetně Alp, Himaláje, Skalnatých hor a And. Tento typ se nazývá horský nebo alpínský permafrost.

Existuje také submarinní (podmořský) permafrost, který se nachází pod mořským dnem v šelfových mořích Arktidy. Jedná se o pozůstatek z doby, kdy byla hladina moře během doby ledové nižší a tyto oblasti byly vystaveny mrazivým kontinentálním podmínkám.

⚙️ Struktura a složení

Permafrost není jednolitá masa ledu. Skládá se z půdních částic, hornin a různého množství ledu, který působí jako tmel.

Vrstvy

Aktivní vrstva (anglicky active layer): Jedná se o svrchní vrstvu půdy, která v létě rozmrzá a v zimě opět zamrzá. Její tloušťka se pohybuje od několika centimetrů v chladných oblastech až po několik metrů v teplejších zónách. V této vrstvě probíhá většina biologických a hydrologických procesů a je klíčová pro růst rostlin.
Vlastní permafrost: Vrstva pod aktivní vrstvou, která zůstává celoročně zmrzlá. Teplota v této vrstvě se s hloubkou zvyšuje vlivem geotermálního tepla z nitra Země.
Talik: Vrstva nezmrzlé půdy, která se nachází uvnitř permafrostu, pod ním nebo mezi aktivní vrstvou a permafrostem. Taliky se často formují pod velkými vodními plochami, které izolují půdu od mrazu.

Obsah ledu

Led v permafrostu může mít různé formy:

Pórový led: Vyplňuje póry mezi půdními částicemi.
Ledové čočky a vrstvy: Vznikají segregací vody během mrznutí.
Ledové klíny: Vertikální, klínovité útvary ledu, které vznikají postupným zamrzáním vody v mrazových trhlinách. Mohou být několik metrů hluboké i široké a na povrchu vytvářejí charakteristické polygonální sítě.

Permafrost obsahuje obrovské množství organického materiálu (zbytky rostlin a živočichů), který byl po tisíce let konzervován mrazem. Odhaduje se, že v permafrostu je uloženo přibližně 1 400 až 1 600 miliard tun uhlíku, což je téměř dvojnásobek množství uhlíku, které se v současnosti nachází v atmosféře.

🌡️ Důsledky tání a klimatická změna

Tání permafrostu je jedním z nejzávažnějších důsledků změny klimatu. Arktida se otepluje dvakrát až třikrát rychleji než zbytek světa, což vede k masivní degradaci permafrostu.

Uvolňování skleníkových plynů

Když permafrost taje, mikroorganismy začnou rozkládat dříve zmrzlou organickou hmotu. Tento proces uvolňuje do atmosféry velké množství skleníkových plynů:

V aerobních (s přístupem kyslíku) podmínkách se uvolňuje oxid uhličitý (CO₂).
V anaerobních (bez přístupu kyslíku) podmínkách, například v mokřadech a jezerech, se uvolňuje metan (CH₄), který je jako skleníkový plyn přibližně 28krát účinnější než CO₂ ve stoletém horizontu.

Tento proces vytváří nebezpečnou pozitivní zpětnou vazbu, známou jako uhlíková zpětná vazba permafrostu (permafrost carbon feedback). Uvolněné plyny dále zesilují globální oteplování, což vede k dalšímu tání permafrostu a dalšímu uvolňování plynů.

Poškození infrastruktury

Mnoho měst, vesnic, silnic, ropovodů, plynovodů a další infrastruktury v arktických oblastech je postaveno na permafrostu. Když zmrzlá půda taje, ztrácí svou nosnost a stává se nestabilní. To vede k:

Propadání a praskání budov.
Deformaci a ničení silnic, železnic a letištních drah.
Poškození potrubí, což může vést k ekologickým katastrofám, jako jsou úniky ropy.
Zvýšené erozi pobřeží, která ohrožuje celé komunity.

Změny v krajině a ekosystémech

Tání permafrostu dramaticky mění tvář krajiny. Vzniká tzv. termokras – krajina charakterizovaná propadlinami, jezírky a bažinami, které vznikají táním podzemního ledu. Může docházet k rozsáhlým sesuvům půdy, zejména na svazích. Mění se hydrologický režim, což ovlivňuje odtok řek a dostupnost vody. Tyto změny mají zásadní dopad na místní ekosystémy, migrační trasy zvířat a tradiční způsob života původních obyvatel.

Uvolňování starých mikroorganismů

Permafrost funguje jako obrovská přírodní mraznička, která uchovává nejen organický materiál, ale i mikroorganismy, včetně bakterií a virů. Existují obavy, že tání by mohlo uvolnit staré patogeny, vůči kterým moderní populace nemají imunitu. Byly již zdokumentovány případy oživení desítky tisíc let starých virů a bakterií z permafrostu.

🔬 Výzkum a monitorování

Výzkum permafrostu je klíčový pro pochopení jeho role v klimatickém systému a pro předpovídání dopadů jeho tání. Vědci používají řadu metod:

Vrtné sondy: Měří teplotu půdy v různých hloubkách a monitorují změny v čase.
Dálkový průzkum Země: Satelity sledují změny povrchu, jako je pokles půdy, změny vegetace a teplota povrchu.
Geofyzikální metody: Například georadar pomáhá mapovat rozsah a strukturu podzemního ledu.
Analýza půdních vzorků: Vzorky z vrtů se analyzují v laboratoři pro zjištění obsahu ledu, uhlíku a dalších vlastností.

Mezinárodní organizace, jako je International Permafrost Association (IPA), koordinují výzkumné úsilí a shromažďují data z celého světa v rámci sítě Global Terrestrial Network for Permafrost (GTN-P).

💡 Pro laiky

Představte si obrovskou přírodní mrazničku, která se nachází pod povrchem země v chladných oblastech světa. Tato "mraznička" je plná směsi půdy, kamení, ledu a tisíce let starých zbytků rostlin. Tomuto trvale zmrzlému podloží říkáme permafrost.

Problém nastává, když se naše planeta otepluje. Tato podzemní mraznička začíná pomalu tát. Má to dva hlavní negativní dopady:

Stavební problémy: Půda, která byla pevná jako beton, se mění v blátivou a nestabilní kaši. Domy, silnice a potrubí postavené na této půdě se začnou propadat, kroutit a ničit.
Klimatická bomba: Jak půda taje, probouzejí se v ní mikroby, které začnou požírat staré rostlinné zbytky. Při tomto procesu se do vzduchu uvolňují obrovská množství skleníkových plynů (hlavně metanu a oxidu uhličitého), které oteplování planety ještě více zrychlují. Je to začarovaný kruh – čím je tepleji, tím více permafrostu taje, a tím více plynů se uvolňuje, což způsobuje další oteplování.

Šablona:Aktualizováno