Wieloletnia zmarzlinawieloletnia zmarzlinaWieloletnia zmarzlina, zwana też czasem wieczną marzłocią lub marzłocią trwałą, zlodowaceniem podziemnym oraz permafrostem, to zjawisko trwałego (minimum dwa kolejne lata) utrzymywania się części skorupy ziemskiej w temperaturze poniżej punktu zamarzania wody niezależnie od pory roku. Wieloletnia zmarzlina zajmuje ok. 14% ogólnej powierzchni lądów (czyli ok. 21 mln km²). Obejmuje obszary w wysokich i średnich szerokościach geograficznych, głównie na półkuli północnej, o bardzo mroźnym klimacie (w tym kontynentalnym). Występuje w północnej Azji, na północnych krańcach Europy, w północnej części Ameryki Północnej. Ponad połowa jej powierzchni przypada na Rosję, duże tereny obejmuje w Kanadzie, na Alasce i na Grenlandii. Na półkuli południowej poza Antarktydą występuje m.in. na Ziemi Ognistej. Jej występowanie potwierdzono również w Chinach, Europie Wschodniej, Alpach, Andach w Ameryce Południowej, w południowej części Nowej Zelandii oraz na dnie Oceanu Arktycznego – mowa jest tutaj o podmorskiej wieloletniej zmarzlinie. Zmarzlina podmorska utrzymuje temperaturę zbliżoną do 0°C, obejmuje znaczne obszary arktycznego szelfu kontynentalnego (na obszarze szerszym niż aktualny zasięg kontynentów, są to tereny, które były częścią kontynentu w okresach lodowcowych).

RSFj7TBpzwsqy

Zdjęcie przedstawia surowy krajobraz. Na pierwszym planie jest płaski teren o powierzchni przypominającej skałę. W tle jest wzniesienie o stromych zboczach i płaskim wierzchołku. Na zboczach widać warstwę lodu.

Wieloletnia zmarzlina powstaje wtedy, gdy temperatury powietrza w ciągu całego roku są bardzo niskie (przez większość roku ujemne), a opady śniegu są za małe, aby tworzyły się lodowce. Na większych głębokościach jest rezultatem utrzymywania się ujemnych temperatur nawet od tysięcy lat. Jej grubość wynosi przeciętnie 400–600 metrów, np. ok. 600 metrów na Syberii i 400 metrów na Alasce. Największa zmierzona na świecie grubość wieloletniej zmarzliny to 1450–1500 metrów w dorzeczu rzeki Wiluj (Jakucja).

W wysokich szerokościach geograficznych, gdzie średnia roczna temperatura powietrza jest niższa od -8°C, wieloletnia zmarzlina ma charakter ciągły – tworzy strefę zlodowacenia podziemnego. Bardziej na południe, gdzie średnie roczne temperatury powietrza wynoszą od -4°C do -8 °C, występuje wyspowo – jest to zmarzlina nieciągła. Wierzchnia warstwa wieloletniej zmarzliny, która w lecie rozmarza do głębokości 1‑2 metrów (maksymalnie do 4 metrów), nosi nazwę warstwy czynnejwarstwa czynnawarstwy czynnej. Wraz z nadejściem chłodów jesienno‑zimowych ponownie zamarza – takie wielokrotne rozmarzanie i zamarzanie nazywamy multigelacjąmultigelacjamultigelacją. Poniżej warstwy czynnej grunt pozostaje zawsze przemarznięty – wyjątkowo w niektórych miejscach mogą w nim występować nieprzemarznięte strefy, zwane talikamitaliktalikami. Wieloletnia zmarzlina może być także sporadyczna – są to płaty marzłoci w niejednolicie zamarzającym gruncie, przy średniej rocznej temperaturze powietrza od -1°C do -4°C.

Ze względu na zasięg warstwy odmarzającej wyróżnia się zatem następujące typy wieloletniej zmarzliny:

• sporadyczna, gdzie przy średniej rocznej temperaturze wynoszącej od −1° do −4°C płaty marzłoci występują w niejednolicie zamarzającym gruncie;

• nieciągła, gdzie przy średniej temperaturze roku od poniżej −4°C do −8°C w gruncie występują miejscami niezamarznięte płaty;

• ciągła, gdzie przy średniej temperaturze roku poniżej −8°C grunt pozostaje zamarznięty na całym obszarze występowania.

R1I81K7xrdF8f

Schemat przedstawia profil południowy przez zmarzlinę. Na ilustracji znajdują się warstwy - od góry cienka zielona warstwa, następnie nieco grubsza jasnobrązowa o grubości 23 metrów, to warstwa czynna. Pod nimi, po lewej stronie ilustracji, zaznaczono warstwę permafrostu (marzłoci). Na szerokości geograficznej $${74}^{\circ }\mathrm{N}$$, ma ona grubość 390 metrów. W kierunku prawej strony ilustracji jej grubość się zmniejsza. Permafrost ma postać jednolitej warstwy. To strefa ciągła. Strefa ciągła przechodzi w nieciągłą. Na początku warstwa ma grubość 45 metrów, w kierunku szerokości geograficznej o współrzędnych $${61}^{\circ }\mathrm{N}$$ jest coraz cieńsza. Strefa nieciągła jest poprzerywana, niejednolita. Pod strefą ciągłą i nieciągłą leży podłoże nieprzemarznięte.

R118TCHUi9p6e

Schemat przedstawia przekrój przez podłoże głęboko przemarznięte. Na ilustracji znajdują się warstwy - od góry cienka zielona warstwa, następnie nieco grubsza jasnobrązowa - to warstwa czynna. Pod warstwą czynną po lewej stronie przekroju jest lód oraz klin lodowy - jest pionowy. Następnie jest żółty obszar z jasnobrązowymi owalami - to pereletok, warstwa przejściowa, grunt okresowo przemarznięty. Warstwy od górnej po koniec gruntu okresowo przemarzniętego to suprapermafrost. Poniżej jest warstwa permafrostu, pod nią warstwa subpermafrostu. Po prawej stronie przekroju zaznaczono pod warstwą czynną tak zwany talik. Talik występuje także w warstwie permafrostu. Zaznaczono go kolorem ciemniejszym niż permafrost. Ma kształt podłużny. W warstwie subpermafrostu w postaci owalu zaznaczono permafrost.

RuAMTDQerZVuS

Zdjęcie przedstawia odsłonięty profil gleby z pionową warstwą lodu. Górną powierzchnię porasta trawa. W tle jest pasmo górskie. Na szczytach i zboczach górskich gdzieniegdzie leży śnieg. Krajobraz jest surowy.

R9jZxQXFgkvJY

Zdjęcie przedstawia teren porośnięty mchami, porostami i rzadko niskimi drzewami iglastymi. Widoczne są wystające, nieco wypukłe miejsca przypominające skałę. Częściowo porastają je mchy. W tle rośnie las iglasty oraz jest niskie, długie wzniesienie.

Przykłady oddziaływania wieloletniej zmarzliny m.in. na infrastrukturę, gospodarkę, środowisko:

• negatywne oddziaływanie wieloletniej zmarzliny w miejscach zamieszkania ludzi – ludzie mieszkający w rejonach występowania wieloletniej zmarzliny, np. na Syberii, w Kanadzie, na Alasce, napotykają trudności związane z budownictwem; użytkowanie budynków położonych na obszarze wieloletniej zmarzliny powoduje wzrost temperatury gruntu, w wyniku czego może nastąpić wytopienie zmarzliny ze skutkiem zatonięcia budynku w błocie (rozwiązaniem tego problemu jest budowanie domów na palach drewnianych);

• budowa i rozwój sieci komunikacyjnej, transportowej, telekomunikacyjnej i kanalizacyjnej są utrudnione i dodatkowo bardzo kosztowne;

• budowa większych budynków (hale, magazyny) nie jest możliwa, ponieważ do tego potrzebne są głębokie fundamenty (ta sytuacja wymusiła na ludziach zaprojektowanie lekkiego budownictwa, do którego jest wykorzystywane drewno, np. na Syberii);

• cykliczne rozmarzanie i zamarzanie wieloletniej zmarzliny powoduje niszczenie infrastruktury, np. dróg, a także budownictwa mieszkalnego;

• podmorska wieloletnia zmarzlina utrudnia, a czasem nawet uniemożliwia poszukiwanie ropy naftowej oraz zakopywanie rurociągów i prowadzenie tuneli pod dnem morskim;

• wpływa również na rozwój rolnictwa w wielu częściach obszaru strefy nieciągłej wieloletniej zmarzliny – w Rosji oraz Ameryce Północnej negatywny wpływ wynika z rozmarzania dużych mas lodu w wieloletniej zmarzlinie; może to powodować brak możliwości uprawiania pól, dlatego tereny te wykorzystuje się jako pastwiska;

• zamarznięta wieloletnia zmarzlina przechowuje materiał roślinny w glebie, tzw. węgiel organiczny – wraz z zanikiem wieloletniej marzłoci materiał ten ulega procesowi rozkładu, jednocześnie powodując uwalnianie do atmosfery gazów cieplarnianych (dwutlenku węgla oraz metanu);

• wraz z zanikiem wieloletniej zmarzliny pojawiają się nowe bakterie i wirusy, które mogą powodować dużą zachorowalność ludzi i zwierząt (naukowcy odkryli w wieloletniej zmarzlinie bakterie mające ponad 400 000 lat);

• wieloletnia zmarzlina jest również magazynem informacji o zdarzeniach historycznych (geologicznych), życiu istot na świecie sprzed tysięcy/milionów lat, np. o mamutach.

Jeśli Arktyka do końca wieku ociepli się o 2°C, to około 2,5 mln km² wieloletniej zmarzliny może całkowicie zniknąć, co będzie miało ogromne konsekwencje dla całej biosfery Ziemi.

Słownik