阿拉斯加大学费尔班克斯地球物理研究所的一项研究表明,由于规划者未能考虑这些结构对邻近永久冻土的影响,阿拉斯加和北极其他地区的道路、桥梁、管道和其他类型的基础设施将比预期的更快恶化永久冻土专家和其他人。
研究人员说,除了通常的自上而下的直接影响预测之外,规划者还必须考虑到他们项目的侧面影响。
这一发现发表在 5 月 31 日发表在欧洲地球科学联盟出版物《冰冻圈》上的一篇论文中。
UAF 地球物理研究所地球物理学教授弗拉基米尔·罗曼诺夫斯基 (Vladimir Romanovsky) 是该论文的 13 位作者之一。该项目的首席研究员是德国波茨坦阿尔弗雷德韦格纳研究所亥姆霍兹极地和海洋研究中心的 Thomas Schneider von Deimling。
研究的重点是阿拉斯加北坡普拉德霍湾油田以南约 10 英里的道尔顿公路的一部分。传感器监测了七个地点的温度,三个在高速公路西边,四个在东边。
研究人员发现,自上而下的解冻并不局限于路面下方的区域。相反,他们发现解冻向外扩散,导致路堤和路基不稳定,这是由于在道路的脚趾下方形成了 taliks(已解冻并全年未冻结的地面区域)造成的,即准备好的区域位于路堤底部,紧靠自然地形。
作者写道,结果是融化速度加快,道路故障早于预期——并警告其他类型的北极基础设施,如管道、燃料储罐和机场,将比预期更早地发生故障。
对建立在连续多年冻土上的碎石路进行的实地调查和随后的计算机建模发现,缓慢而逐渐的解冻将导致“并且可能不可逆转的永久冻土退化”加速,并且“一旦达到地面变暖的临界水平,道路故障就不可避免了“缺乏广泛的地面冷却措施,作者写道。
作者写道,他们的发现表明其他基础设施风险评估方法存在缺陷,这些方法无法充分捕捉永久冻土的变化,也没有分析基础设施与相邻地面之间的相互作用。
这些缺点使当前对基础设施故障日期的估计不准确。
“在处理永久冻土时,你不能做出空白的决定,”长期从事永久冻土研究的罗曼诺夫斯基说。“你总是必须更具体地了解该地区、永久冻土中的冰量以及基础设施本身。当你考虑到所有这些 - 以及气候变化 - 你可以做出更有根据的决定。 ”
这项研究将证明对新道路的规划比对现有道路的维护更有益,因为现有道路几乎无法改变其初始建设。然而,这项研究将使交通管理人员更好地了解现有道路何时可能出现故障,Romanovsky 说。
“交通部可以使用这些结果,了解他们必须计划花费多少来保持道路状况良好,”他说。“他们在短期内有一个好主意,但他们不知道会发生什么,比如说,10 年后永久冻土将比现在更加脆弱,以及这种融化过程将如何继续。”
作者总结说:“在永久冻土上规划和建造基础设施时,考虑气候变化的影响至关重要,因为从稳定状态到高度不稳定状态的转变很可能发生在基础设施的使用寿命(约 30 年)内。”
他们补充说,他们对道尔顿公路的关注表明,“对于建立在持续多年冻土上的基础设施来说,这种转变甚至可能在未来十年发生,这些基础设施今天显示出寒冷和相对稳定的条件。”