Permafrost, yıl boyunca 0 derecenin altında donmuş halde kalan toprak veya kayalardır. Permafrost topraklar yüzbinlerce yıl bozulmadan kalabilir ve Dünya yüzeyinin altına doğru birkaç metre ile 1,5 km kadar uzanabilir. Permafrost genellikle ortalama yıllık sıcaklığın suyun donma noktasından daha az olduğu soğuk iklimlerde oluşuyor. Bu tür iklimler Kuzey ve Güney kutuplarının yanında ve bazı Alp bölgelerinde görülüyor.
Permafrost Oluşumu ve Görüldüğü Yerler
Tıpkı soğuk bir kış gecesinde bir su birikintisinin donması gibi tortuda, toprakta veya kaya çatlağı, yarığı ve gözeneğinde sıkışan su, zemin sıcaklığı 0°C'nin altına düştüğünde buza dönüşür. Bu toprak en az iki yıl üst üste donmuş kaldığında permafrost oluşmuş oluyor.
Tüm kuzey yarımkürenin dörtte biri permafrosttur. Sibirya, Kanada, Grönland ve Alaska'nın Arktik bölgelerinin yaklaşık %85'i permafrost tabakasının üzerinde bulunuyor. Ayrıca Tibet platosunda, Rocky Dağları gibi yüksek rakımlı bölgelerde ve Arktik Okyanusu'nun tabanında deniz altı permafrost vardır. Donacak çok daha az zeminin olduğu güney yarımkürede Güney Amerika Andları ve Yeni Zelanda'nın Güney Alpleri gibi dağlık bölgelerde ve Antarktika'nın altında permafrost bulunuyor.
Kuzey yarım küredeki permafrost ABD, Çin ve Kanada'nın toplamına denk gelen 23 milyon km2'lik bir alanı kaplar. Ancak bu alan hızla küçülüyor. Küresel ısınma dünya çapında sıcaklıkları artırıyor ve Kuzey Kutbu son 3 milyon yılda olduğundan daha hızlı ısınarak diğer yerlerden iki kat hızlı eriyor. Yüzey hava sıcaklıkları yükseldikçe permafrost da çözülmektedir. Bilim insanları bugün kuzey yarımkürede 1900'lerin başlarına göre %10 daha az donmuş toprak olduğunu tahmin ediyor. Yakın tarihli bir araştırma her ek 1°C ısınmanın 3,9 milyon km2'lik permafrostu yok ettiğini gösterdi. 2015 Paris iklim görüşmeleri sırasında ortaya konan iklim hedeflerini karşılasak bile, Dünya yine de 9 milyon km2'den fazla donmuş toprağını kaybedecek.
Permafrost Erimesinin Dünya'ya Etkisi
Sera Gazlarının Açığa Çıkması
Bitkiler ve hayvanlar öldüğünde vücutlarını parçalayan bakteriler, karbondioksit, metan ve diğer sıcak gazları havaya bırakır. Permafrost bu süreçte duraklatma düğmesi gibi yeraltında yayılan organizmaları ve gazları tutar. Fakat permafrost hareketlendiğinde bu organik malzemelerin mikrobiyal ayrışması ve sera gazlarının salınması yeniden başlar. Yani permafrost tabakasının erimemesi Dünya'mız için büyük önem taşıyor.
Binlerce yıl önce ölen insan bedenlerinden yünlü mamut bedenlerine dek saklamayı başarmış olan permafrost, Dünya'daki büyük küresel ısınma gazı depolarından biri. Öyle ki yalnızca kutuptaki permafrostun, atmosferdeki miktardan neredeyse iki kat daha fazla karbon tuttuğu tahmin ediliyor. Metan gazı için de aynı durum geçerli. Metan, gezegenimizde 80 kat daha fazla ısı yakalayan güçlü bir sera gazı. Permafrost çözülmesi sürdükçe donmuş topraktan atmosfer katmanına 2100'e dek 92 milyar ton karbon salınacak. Sanayi Devrimi'nin başından bu yana salınmış tüm karbonun %20'sine eşittir.
Yeni Hastalıklar
Nasıl permafrost karbon ve diğer sera gazlarını hapsediyorsa aynı zamanda antik mikropları da saklıyor. Bazı bakteri ve virüslerin binlerce yıldır permafrostta uykuda olduğuna inanılıyor. "Zombi" patojenler kavramı kulağa korkutucu gelse de, bu antik mikropların risk taşıma olasılığı söz konusu. Sibirya'da baş gösteren 2016 şarbon salgınının bakterilerle dolu çözülmüş bir permafrosta maruz kalan onlarca yıllık ren geyiği karkasından kaynaklandığı bulundu. Ancak çiçek hastalığı veya 1918 İspanyol gribi ile ölmüş insanların saklı olabileceği bu donmuş topraklardaki patojenlerin yeniden salgına neden olma olasılığı henüz bilinmiyor. Kesin olan şeyse Kuzey Kutbu'nda değerli metal ve petrol çıkarmak için bozulan milyonlarca ton permafrostun insanların antik ve olasılıkla zombi patojenlerle temasını artırdığıdır.
Dünya Civayla Dolacak
Karbon ve metan permafrostta hapsolmuş tek kirleticiler değil. Yeni hastalıklar yetmezmiş gibi yakın tarihli bir çalışma Arktikteki permafrostun güçlü bir nörotoksin olan büyük bir doğal cıva deposu olduğunu gösteriyor. Gerçekten de yaklaşık 15 milyon galon cıva (okyanusta, atmosferde ve diğer tüm topraklarda bulunan cıva miktarının neredeyse iki katı) permafrost topraklarda saklı haldedir. Bu civa bir kez serbest kaldığında su veya hava yoluyla doğaya ve hatta potansiyel olarak gıda kaynaklarına karışacak.
Bozulan Altyapı
Kuzey Rusya'da şehir binaları çöküyor. Alaska'da yollar eğlence parkı trenlerine dönüşüyor. Su yeraltında buza dönüştüğü zaman genişler ve toprak şişer. Suyun hareketi yüzey çatlakları oluşturur — ilkbaharda oluşan çukurlar gibi. Yaklaşık 35 milyon insan bir zamanlar "kalıcı olarak donmuş toprak" kabul edilen alanlara inşa edilen kasaba ve kentlerdeki permafrost bölgelerinde yaşıyor. Bu katı zemin yumuşadıkça insanların üzerinde durduğu altyapı giderek bozulmaktadır.
Kanada'da her yıl yok olan permafrostun Kuzeybatı Toprakları'nda altyapıya zarar vererek on milyonlarca dolarlık tahribata neden olduğu tahmin ediliyor. Alaska'da yapılan bir çalışma bu yüzyılın sonuna doğru permafrost çözülmesi ve diğer iklim etkileriyle zarar görecek yol, tren hattı, bina ve havalimanlarının 5,5 milyar dolarlık onarım maliyeti doğuracağını gösterir. Fosil yakıt endüstrisi iklim değişikliğini tetiklemeye devam ederken gezegenin ısınmasına ve dünyanın permafrostunun erimesine katkıda bulunuyor.
Değişen Doğal Görüntüler
Permafrostun çözünmesi ekosistemleri de değiştirir. Termokarst, sarkma zemini alanları ve sığ su birikintileri oluşturabilir ve bunlar genellikle ağaçların "sarhoş ağaçlar"a dönüştüğü yerlerdir. Sarhoş orman örneğini üstteki fotoğrafta ve daha fazlasını burada bulabilirsiniz.
Bu donmuş topraklar bozulmaya yani yumuşamaya başladığında önce toprak erozyonu başlıyor. Ardından ırmakların ve akarsuların akışını değiştiren, su kalitesini düşüren (suya karbon girmesi dahil) ve sudaki vahşi yaşamı etkileyen yeni çökeltiler oluşur. Gözle görülen manzara ciddi biçimde değişir.
Karbon ayak izimizi azaltarak, enerji tasarruflu ürünlere yatırım yaparak ve iklim dostu işletmeleri, yasaları ve politikaları destekleyerek dünyanın permafrostunu yani klimasını korumaya ve gezegeni sürekli ısıtan kısır döngüyü önlemeye yardımcı olabiliriz.
Pingo Toprak
Sıcak havalara maruz kalan bazı topraklar, bu aylarda kısa bir süre için erimektedir. Çözülme, toprağın üst tabakası ile sınırlıdır ve permafrost tabakası, yüzeyin birkaç santim altında donmuş halde kalır. Bu alanlardaki aktif tabaka olarak bilinen toprak tabakası yaz aylarında bitki yetişmesini sağlayacak kadar ısınabiliyor. Aktif tabakanın altında yer alan permafrost, toprağın yüzeyine yakın yerde su tutar, bu da onu çok sulu yapar. Permafrost toprağın serinlemesine, yavaş bitki büyümesine ve daha yavaş çürümeye neden oluyor. Permafrost tabakası toprakta çok miktarda su tuttuğunda pingo toprak formasyonları oluşur. Su donarsa, doymuş toprağı genişleterek geniş bir tümsek yani pingo oluşturur.
Toprak Akması
Çözünme denilen süreç, çözülmüş toprakların permafrost tabakası üzerinde eğim oluşturup aşağı kaymasıyla ortaya çıkan yeni bir toprak oluşumudur. Bu olduğunda, topraklar üstteki fotoğrafta görüldüğü üzere dalga desenleri oluşturur.
Thermokarst Çökme Oluşması
Thermokarst çökmesi, genellikle insan hatasından yani düzensiz arazi kullanımı nedeniyle bitki örtüsünden arındırılmış alanlarda meydana geliyor. Bu "hastalık", permafrost tabakasının erimesine yol açar ve sonuç olarak zemin çöker veya çökmek üzeredir. Bu çökmelere genellikle arktik bölgelerde ve zaman zaman İsviçre Alplerinde rastlanıyor.
Kuzey Yarımküre'deki Permafrost Dağılımı
Alaska'nın %85'i, Rusya ve Kanada'nın %55'i ve büyük olasılıkla Antarktika'nın tamamı permafrost ile kaplıdır. Kuzeydeki permafrostun hem kapsamı hem de seviyesi güneydekinden daha yüksektir. Kuzey Sibirya'da 1.500 m ve kuzey Alaska'da 740 m kalınlıktan başlayarak güneye doğru gidildikçe kalınlık giderek azalır.
Çoğu permafrost iki geniş bölgeye ayrılabilir; permafrostun yanal sürekliliğine atıfta bulunan sürekli ve süreksiz. Permafrost, hiçbir zaman buz tutmayan göllerin ve su yollarının dipleri hariç, uzak kuzeydeki sürekli bölgenin hemen her yerinde bulunabilir. Süreksiz bölgedeki permafrostsuz alanlar kuzeyden güneye doğru kapsam ve miktar olarak genişler. Güney sınırına yakın nadir buz alanları keşfedilmiştir.
Permafrost, Dünya'nın Arktik ve subarktik bölgeleriyle sınırlı değildir; daha yüksek rakımlı bölgelerde daha düşük rakımlarda da bulunabilir. Alp permafrostu, dağlardaki kalıcı buzlu toprak için kullanılan bir terimdir. Yüksek platolardan ve dağlardan elde edilen veriler seyrek olsa da, yer kabuğunun daha derinlerinden elde edilen ölçümler, sıcaklıkların iki yıl veya daha uzun süre donma noktasının altında kaldığı alanları ortaya koymaktadır. Batı Çin, 1,5 milyon kilometrekarelik permafrosta ev sahipliği yaparak dünyanın en büyük alpin tundra bölgesine sahip. Kıta Amerika Birleşik Devletleri'nin batıdaki yüksek sıralarında yaklaşık 100.000 kilometrekarelik alpin permafrost bulunmaktadır. Kuzey eyaletlerinde, permafrost 2.500 metreye kadar düşük rakımlarda bulunabilirken, Arizona'da yaklaşık 3.500 metrede bulunabilir.
Arktik Okyanusu'nda, Kuzey Amerika ve Avrasya'nın kuzey kıta kenarlarında, karada karşılığı olmayan belirgin bir permafrost vakası vardır. Deniz altı veya açık deniz permafrostu bu fenomen için kullanılan terimdir.
Permafrost (Donmuş Toprak) Hakkında Sık Sorulanlar
Permafrost nedir?
Permafrost (Donmuş toprak), iki veya daha fazla yıl boyunca donmuş halde kalan ve 0°C'nin altında sıcaklıklara sahip bölgelerde bulunan topraktır.
Farklı permafrost türleri nelerdir?
Üç tür permafrost vardır: sürekli, süreksiz ve düzensiz. Sürekli permafrost, sıcaklığın yıl boyunca donma noktasının altında kaldığı alanlarda bulunurken, süreksiz permafrost, sıcaklığın donma noktasının üstünde ve altında değiştiği alanlarda bulunur. Düzensiz permafrost, permafrostun donmamış zemin ile iç içe geçtiği alanlarda bulunur.
Permafrost dağılımını ve stabilitesini etkileyen faktörler nelerdir?
Permafrostun dağılımı ve stabilitesi, hava ve zemin sıcaklığı, kar örtüsü, bitki örtüsü ve su içeriği gibi çeşitli faktörlerden etkilenir.
Permafrost erimesinin etkilerini hafifletmek için bazı stratejiler nelerdir?
Permafrost çözülmesinin veya erimesinin etkilerini hafifletmeye yönelik stratejiler arasında sera gazı emisyonlarının azaltılması, sürdürülebilir arazi kullanım uygulamalarının teşvik edilmesi ve etkilenen topluluklar için uyum stratejilerinin geliştirilmesi yer almaktadır. Ayrıca araştırmacılar, çözülen permafrosttan salınan karbonun tutulması için karbon yakalama ve depolama gibi teknolojilerin potansiyelini araştırmaktadır.
Permafrostun küresel iklim sistemindeki önemi nedir?
Permafrost küresel iklim sisteminde kritik bir rol oynar çünkü binlerce yıldır donmuş olan organik madde formunda büyük miktarlarda karbon depolar. Permafrost çözüldüğünde, organik madde ayrışır ve iklim değişikliğine katkıda bulunan güçlü sera gazları olan karbondioksit ve metanı serbest bırakır.
Permafrost çözülmesinin Arktik ekosistemler üzerindeki etkileri nelerdir?
Permafrostun çözülmesi toprak neminde, bitki örtüsünde ve yaban hayatı habitatında değişikliklere yol açabilir. Ayrıca daha önce donmuş olan karbon ve diğer besin maddelerinin çevreye salınmasına yol açabilir, bu da ekosistem verimliliği ve biyolojik çeşitlilik üzerinde hem olumlu hem de olumsuz etkilere sahip olabilir.
Permafrost nasıl oluşur?
Permafrost, zemin sıcaklığı uzun bir süre donma noktasının altında kaldığında oluşur. Bu durum topraktaki suyun donmasına neden olarak bir buz tabakası oluşturur. Zamanla bu buz tabakası kalınlaşır ve sonunda permafrostu oluşturur.