永久冻土广泛分布于地球表面，占地球陆地表面的20%，即2500万平方公里；在北半球尤为丰富，主要存在于高纬度地区，其余的则分布在高海拔山地。永久冻土的定义包括温度和时间两个要素，指下层至少在一年内温度从未超过0℃的地区。永久冻土中可能有冰也可能没有。

图片环北极永久冻土和地面冰况图 图源：wikipedia

位于北极的斯瓦尔巴群岛永久冻土层下，可能有数百万立方米的甲烷。甲烷是一种强效温室气体，自工业革命以来，甲烷对全球气温上升的贡献率约为30%，快速持续地减少甲烷排放是限制近期变暖和改善空气质量的关键。

甲烷在大气中的寿命比二氧化碳短得多，大约12年，但它在大气中吸收的能量要多得多。此外，甲烷会产生地面(对流层)臭氧，这是一种危险的空气污染物。

甲烷在斯瓦尔巴群岛广泛存在，然而它并不均匀或连续。由于洋流的影响，斯瓦尔巴群岛的西部更温暖，所以那里的永久冻土往往更薄，可能更零散。

之前的研究对最上层的永久冻土层进行了很好的研究，但其底部的过程和底层地质的影响在很大程度上被忽视了。一个多世纪以来，在斯瓦尔巴特群岛的永久冻土中进行的煤炭、碳氢化合物和科学钻探表明，永久冻土底部的甲烷聚集是普遍存在的。

目前，科学家们已经了解到，这些聚集存在于整个斯瓦尔巴群岛的几个地层层段中，并显示出热成因和生物成因。这些气体与相对较年轻的永久冻土相结合，证明了在整个斯瓦尔巴群岛正在进行迁移。该研究发表于《地球科学前沿》。

甲烷可在永久冻土层的冷封层下迁移并逃逸。大规模的泄漏可能会造成气候变暖循环，导致甲烷排放量飙升：气候变暖使永久冻土融化，导致更多的气体逸出，从而使更多的永久冻土融化并释放更多的气体。

由于斯瓦尔巴群岛的地质和冰川历史与北极地区的其他地区非常相似，这表明亚永久冻土层的甲烷积累在该区域内是普遍的，这些迁移的甲烷沉积物很可能存在于北极的其他地方。

研究显示，在低地地区，永久冻土是冰饱和的，并在低地地区充当气体密封层；而在高地地区，永久冻土则更为复杂，往往是干燥且具有渗透性。下面的岩石通常是化石燃料的来源，释放出的甲烷被永久冻土封锁。然而，即使在有连续永久冻土层的地方，某些地理特征也可能使甲烷逸出。

永久冻土层的底部由于难以接近而难以研究。近年来，很多公司为了寻找化石燃料而在永久冻土中钻了许多井。研究人员利用商业和研究井的历史数据绘制了斯瓦尔巴群岛的永久冻土层地图，并确定了永久冻土层的甲烷聚集和迁移情况。

研究已经表明，随着气候变暖，永久冻土的活跃层，即上层一到两米季节性融化和重新冻结的层，正在不断扩大。然而，对于更深的永久冻土是如何变化目前知之甚少。

如果持续冻结的永久冻土变得越来越薄且更不均匀，这些甲烷可能会更容易迁移和逃逸，并加速全球变暖，加剧气候危机。

文：Sara 审：Daisy

参考资料：

frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2023.1277027/full

https://www.encyclopedie-environnement.org/zh/sol-zh/permafrost/

https://www.iea.org/reports/global-methane-tracker-2022/methane-and-climate-change

Birchall, T., Jochmann, M., Betlem, P., Senger, K., Hodson, A., & Olaussen, S. Permafrost Trapped Natural Gas in Svalbard, Norway.Frontiers in Earth Science, 11, 1277027.

来源: 海洋与湿地