永凍土融化威脅山區，我們能如何應對？

Mutthorn小屋位於伯恩州Kandersteg和Lauterbrunnen之間，是受永久凍土融化影響的60座山中小屋之一。 Sac-Cas

從不穩定的山坡到落石，永久凍土(permafrost)-這層凍結的岩層-的融化正在給瑞士阿爾卑斯山脈等山區帶來諸多影響。瑞士科學家正在引領全球研究，力求理解這個問題並找到解決方案。

阅读本文简体字版本请 点击这里

永久凍土的融化對山地小屋、雪崩防護設施和纜車等基礎設施構成嚴重威脅，因為它們通常建在凍結岩層之上。

瑞士阿爾卑斯俱樂部(SAC)去年發表的一項研究顯示，在其152座山地小屋中，逾三分之一受到永久凍土融化的威脅，另有42座小屋可能會因永久凍土區的滑坡而受損。

由於永凍土解凍的威脅，採爾馬特附近新建的Rothorn小屋的選址發生了變化。 Ulrich Delang

俱樂部表示，永久凍土融化、自然災害增加及地形變化，使得山地小屋的設計和建造需要大量投資和創新改造。其專項基金不足以支持所有建設項目，因此俱樂部必須依賴合作夥伴和捐款支持。

瑞士聯邦環境辦公室估計，瑞士國土的6-8%屬於不穩定區域。位於永久凍土區下方的定居點在未來幾年內將更頻繁地面臨山體滑坡和泥石流的風險。

北極永凍土融化如何釋放二氧化碳

隨著全球氣溫上升，北極的凍結土壤開始解凍，導致甲烷和二氧化碳大量釋放到大氣中。

在數個世紀當中，北極凍原一直牢牢鎖住二氧化碳，但如今頻繁發生的野火正在改變這一局面，使其成為碳排放的淨來源。美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)去年12月的報告稱，2024年北極的年均地表氣溫是自1900年以來的第二高。

氣候暖化對北極有雙重影響。一方面它促進植物生長，吸收了一部分二氧化碳；另一方面，它導致地表氣溫升高，引發永凍土融化。當永久凍土解凍時，凍結土壤中儲存的碳會被微生物分解，轉化為二氧化碳和甲烷-兩種強效溫室氣體。

而人為導致的氣候變遷正在加劇高緯度地區的野火，燒毀更大片區域，並向大氣中釋放更多的碳。

一項最新研究令科學家尤感擔心，這項研究顯示，隨著北極變暖，大量溫室氣體可能會從該地區的湖底沉積物中釋放出來，而這一來源此前一直被忽視。大多數北極永久凍土碳排放的建模研究僅考慮了土壤上層三公尺的融化情況。

根據美國國家海洋暨大氣總署估計，全球永久凍土中仍儲存約1.5兆噸碳。相較之下，目前全球每年排放的碳總量約為400億噸。

瑞士引領全球永凍土研究

瑞士於2000年建立了全球首個國家級永凍土監測網(PERMOS)。其中瑞士東部科瓦奇峰(Piz Corvatsch)自1987年開始監測，是全球持續時間最長的山區永久凍土觀測點。

科學家在採爾馬特上方的斯托克霍恩(Stockhorn)高原(海拔3400公尺)進行永凍土測量。 Cécile Pellet

2024年，瑞士永久凍土測量取得另一個里程碑-瑞士研究團隊開發出一種新方法，可量化土壤的冰損失。這種方法不僅能用於阿爾卑斯山脈，也可應用於北極地區。

全球各地都能見到瑞士永凍土專家的身影。由達沃斯瑞士聯邦雪與雪崩研究所(SLF)牽頭，瑞士科學家去年在不丹與當地人協作，啟動了一個為期四年的永久凍土和雪研究項目，該項目由瑞士國家科學基金會(SNF-SPIRIT)資助，旨在為高山地區製定應對氣候變遷風險的措施。

近年來，印度和尼泊爾對高山氣候風險的研究較多，而位於喜馬拉雅山脈東部的不丹在這方面的研究卻幾乎為空白。

瑞士聯邦雪與雪崩研究所團隊前往不丹塔納(Thana)冰川附近海拔約5200公尺的一個研究地點，在那裡安裝了感測器，以測量地表溫度，並監測永久凍土所在地。 Pema Eden / CNR-RUB

該研究所阿爾卑斯環境與自然災害研究部門負責人納丁·薩爾茨曼(Nadine Salzmann)在接受瑞士資訊swissinfo.ch採訪時表示：「了解極高海拔地區的情況非常重要。不丹的村民往往不知道山上在發生什麼變化。至少需要識別潛在的風險，並像瑞士、印度和中國許多地區那樣，安裝一些早期關鍵系統，這很重要。」

去年9月她首次前往不丹進行實驗，在高山地區安裝觀測儀器，並向當地居民、政府部門、非政府組織及科研人員普及永久凍土和雪的知識。

相似的挑戰

不丹與瑞士有著相似的國土面積和地形，也面臨相同的氣候變遷挑戰。薩爾茨曼解釋說：「我們使用的是在瑞士測試過的方法，現在準備應用於不丹的極端環境。」

研究團隊前往海拔約5200公尺的塔納冰川(Thana Glacier)附近，在那裡安裝了約20個感測器，以測量地表溫度並識別永久凍土的存在。這些設備已經在瑞士永久凍土監測網路監測網路中使用多年。 「它們已久經測試，因而適用於偏遠地區，」她指出。

團隊還安裝了一座全新的自動氣象站和宇宙射線感測器，以提供偏遠地區的每日雪水噹量資料-即雪堆中儲存的水量。這將提供極高海拔地區降水量和積雪方面的寶貴資訊。

「這是我們在全球範圍內嚴重缺乏的數據，」薩爾茨曼表示。

從凍土繪圖到風險意識，知識就是力量

研究人員也繪製了指示永久凍土存在的地形，如岩石冰川，包括碎石坡、冰川前緣和含冰冰磧物等。她補充說：「我們的目標是創建不丹的首張潛在永久凍土分佈區域圖。」

另一個重點則是能力建構。瑞士計畫採用性別視角進行風險分析，研究主要從事農業的當地女性如何應對滑坡、水源變化和冰湖潰決等災害，並了解她們的在地化知識是否有助於改善早期預警系統。

根據薩爾茨曼透露，除了教育年輕人對風險的認識，這些瑞士人還希望自己的計畫可以向不丹的大學生提供有趣的長期科學前景，以應對該國嚴重的人才流失問題。那裡的許多年輕人選擇移居國外，特別是去澳洲。

在專案的後續階段，瑞士團隊計劃將實地研究擴展到不丹其他地區，並安裝更多儀器進行詳細的分析工作。

這位瑞士科研人員總結道：「我們才剛開始了解高海拔地區正在發生的情況。」

永凍土融化有何可能的解決方法？

儘管研究風險管理至關重要，但薩爾茲曼強調，真正減緩甚至阻止永久凍土融化的唯一方法是大幅減少人為溫室氣體排放。 「從長期趨勢來看，永久凍土融化是不可逆的，」她警告。

在加拿大和阿拉斯加等寒冷地區，各社區正努力應對挑戰。適應性措施包括安裝監測系統、繪製土石流風險地圖、加強建築、遷移基礎設施以及提高公眾意識等。

在某些地區，工程師採用被動冷卻技術來建造和保護永久凍土。其中一種方法是調節地面的對流熱損失，並利用冷空氣通過通風管道、碎石堤壩和熱虹吸管(一種基於自然對流進行被動熱交換的製冷裝置)來降低永久凍土溫度，以延緩其融化。

SolarFrost項目

相關研究也在瑞士阿爾卑斯山區進行。瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)與聯邦雪與雪崩研究所博士生伊麗莎薇塔·沙拉博洛娃(Elizaveta Sharaborova)同其他科學家一起，正在探索如何穩定因永久凍土融化而受威脅的基礎設施。在他們的「SolarFrost」計畫中，他們開發了一種新型系統並做了示範試驗，這個系統在地下淺層埋設連接到太陽能驅動熱泵的冷卻管道，以創造一個低溫凍結層。

伊麗莎薇塔·沙拉博洛娃及其用於穩定永凍土的新型系統。 Elizaveta Sharaborova

模擬數據顯示，該系統可以增強冬季的自然冷卻，並在夏季透過形成凍結屏障層來阻止熱量滲透，從而保護更深層的永久凍土。

「我們的目標不是讓所有永久凍土保持凍結，而是要保護那些建在永久凍土上的關鍵基礎設施。因此，我們重點研究如何將這項技術應用於山區纜車和鐵路，」沙拉博洛娃告訴瑞士資訊。該技術先前已成功在低地永久凍土區域進行測試，目前瑞士的實驗室測試仍在進行中。

同時，在西伯利亞北部，一對俄羅斯科學家父子正在嘗試將大型草食動物(如馬和野牛)引入北極凍原，以恢復「猛獁草原」生態系統，從而緩解全球暖化。他們認為，將景觀從林地轉變為草原，不僅可以增強對富含碳的永久凍土的保護，還可以減少因永久凍土融化導致的碳排放，增加土壤中的碳儲存量。不過，這種非傳統的「再野化」方法是否能有效應對永凍土融化風險，仍需進一步研究驗證。

(編輯：Veronica De Vore，編譯自英文：小雷/gj，繁體校對：盧品妤)