永久冻土最常见于极地地区,广义上来说,其定义是持续冻结至少两年的土壤和岩石材料。通常它位于一个“活动层”之下,活动层会随着季节变化而发生融化或冻结。阿尔卑斯山上也有永久冻土,但它们正在逐渐融化,威胁着整个阿尔卑斯山的稳定性。
阿尔卑斯山的永久冻土往往位于海拔2500米以上的地方,永久冻土能够在坚硬岩石的裂缝中找到,永久冻土有助于将岩石“粘合”在一起。没有它,山腰会变得不稳定,以至于整个山体都有不稳定的风险。
阿尔卑斯山位于法国与意大利的交界处,它是欧洲最高的山,地理意义上来说,它是一个地标性的天然地点,适宜发展旅游。从地质角度来看,它也是一个天然的地质实验室,拥有着极端环境,对气候变化有着灵敏的反应,也可以帮助研究极地外永久冻土的情况。
研究人员发现,融化发生在两个不同的时间尺度上,一是每年夏天都会出现短期解冻,这个过程近年来已经逐渐规律化。但自2015年以来,法国一侧的阿尔卑斯山更为频繁地遭遇着热浪,而热浪正在给阿尔卑斯山造成损失。
损失的一个明确征兆就是阿尔卑斯山的岩石开始掉落,大碎石随时有可能砸向登山的人。研究人员基本可以确定,永久冻土层退化是导致较大落石增加的主要原因之一,阿尔卑斯山山肩上部的地面温度以每十年2摄氏度的速度增加。
对于地质学家来说,世界上像是阿尔卑斯山这样的地方可能很少,因为阿尔卑斯山的开阔性和结构,地质学家们可以通过延伸到岩壁中的隧道直接走进永久冻土层,更方便地对永久冻土进行实地勘测和观察。
第一个温度传感器于2005年放置,当时科学家们花了几天时间在坚硬陡峭的花岗岩墙上钻了三个10米深的钻孔。现在,来自各种类型传感器的十多年数据让人们更清楚地了解随着气候变暖,阿尔卑斯山的永久冻土层是如何受到温度升高的影响的。
首先就是温度升高的直接影响,由于夏季热浪的原因,阿尔卑斯山冻土的温度从零下2摄氏度升到了0摄氏度,升温的影响穿透力很强,因为永久冻土最具破坏性的变化通常发生在岩石表面以下6米或更多米处。
阿尔卑斯山209次落石的热模型显示,在岩面崩塌之前的两个月零一到五天,地表的气温比平时要高得多。其次就是融化的冰水造成的影响,最常见的是,现有裂缝中积聚的水会产生足够强大的静水压力,从而扩大或破坏裂缝。
在某些地方,永久冻土可能是唯一将两个岩层粘在一起的东西,这种压力足以让岩层破裂并产生碎石。最后,造成岩石间产生压力的水有可能来自两个地方,既有可能来自融雪,也有可能来自永久冻土。为了确定水的来源,科学家们使用了一个古老的简单技巧,用荧光色给不同的积雪染色。
通过这种方式,的确确定了一部分水是雪水,但是在2022年8月,热浪再次席卷欧洲,当时雪已经全部融化了,水的收集桶却比平时更满。这完全指向了永久冻土融化,但是还不能确定是多么古老的永久冻土层。
除了地质学者们,最关注阿尔卑斯山永久冻土融化的人是山区的向导和登山者们,实际上也是他们最先发现了阿尔卑斯山的崩溃。来自法国城市霞慕尼的年长登山者仍然记得关于两名德国人的轶事。
有两名德国登山者1997年在勃朗峰西壁攀登,这是勃朗峰附近的著名山峰,也是登山者们非常喜欢挑战的一个山峰。一天结束时,他们决定在花岗岩墙上部的岩架上过夜,但是他们感到心烦意乱。
有些地方不对劲,从那天下午开始,两个登山者就一直听到从山深处传来的声音,声音无规律,经验丰富的他们从没有听到过这种声音。过了一夜后,他们早上打电话给了山区救援服务队。直升机将登山者从岩壁上带走后不久,体积约为27000立方米的巨大落石滚了下来。
从那之后,阿尔卑斯山的碎石情况越来越频繁,2017年,意大利和瑞士边境的阿尔卑斯山也滚下了大块落石,接着就引发了雪崩,人们担心在未来几十年里,更大的落石将彻底改变该地区山脉的景观。