Permafrost a změny klimatu

O změnách objemu ledovců a výkyvech v rozsahu zalednění pevnin i oceánů se často mluví v souvislosti s globálními změnami klimatu. Daleko menší pozornost věnuje veřejnost další ledové hmotě zemské kůry – permafrostu. Přitom tato „věčně zmrzlá půda“ zaujímá v současné geologické epoše Země přibližně 20 % zemského povrchu, téměř výhradně na severní polokouli. Souvislá plocha permafrostu sahá v Eurasii zhruba od ústí řeky Pečory do Pečorského moře k Norilsku na Tajmyru; tam se hranice stáčí na jihovýchod k Bajkalskému jezeru a přibližně na úrovni 55° severní šířky pokračuje k Ochotskému moři. Na severoamerickém kontinentě je hranice souvislého permafrostu blízko 60. stupně severní šířky při pobřeží Tichého oceánu a poblíž 50. stupně při pobřeží Atlantického oceánu. Jižně od této hranice je plocha trvale zmrzlé půdy nesouvislá – vázaná na vyšší nadmořské výšky či mrazové kotliny – a ještě dále na jih promrzají půdy jen na několik sezon a v teplejších letech zcela roztávají. Mocnost permafrostu obvykle dosahuje hodnot prvních desítek až prvních stovek metrů. Vrstva půdy nebo zvětraliny, která roztává během léta, je zpravidla několik decimetrů až několik metrů mocná. Nazývá se aktivní vrstva permafrostu a je na ni vázán veškerý život v půdních substrátech daných oblastí.

Na existenci trvalého ledu závisí stabilita svahů a také budov postavených na permafrostu. Ty se většinou budují na dřevěných pilířích procházejících celou aktivní vrstvu, nebo na hlubokých štěrkových ložích. Samostatným problémem je vedení teplovodů a produktovodů. Aktivní vrstva přes léto takřka nevysychá, je měkká, a proto je na svazích náchylná k tečení, které vytváří – podobně jako povrch ledovce – systémy rýh a hřbítků. Ty jsou v případě pomalejších pohybů nejčastěji orientovány rovnoběžně se směrem tečení, na strmějších svazích kolmo ke směru pohybu (podobně jako ledovcové trhliny).

Logický předpoklad, že permafrost je – geologicky vzato – velmi nestabilní jev, ovlivňovaný výkyvy podnebí, byl dostatečně prokázán výzkumy prováděnými v posledních třiceti letech na Aljašce a na Sibiři. Mocnost permafrostu se za tuto dobu místy snížila a souvislá plocha zmrzlé půdy se rozčlenila na izolované okrsky. Jeden z modelů – zjednodušeně vzato – předpokládá, že k udržení souvislého permafrostu je nutná roční průměrná teplota nižší než –2,3 °C; místně nebo časově nesouvislé promrznutí je charakteristické pro rozmezí průměrných teplot –2,3 až –1,4 °C a sporadický vznik permafrostu na několik sezon je vázán na interval –1,4 až –1,1 °C. Jde tedy o rozmezí velmi úzké. Jeden z modelů sestavený pro území Mongolska (které leží jižně od hranice souvislého permafrostu, ale v důsledku vysokých nadmořských výšek má řadu izolovaných oblastí věčně zmrzlé půdy) předpokládá, že v roce 2020 bude trvalým permafrostem pokryto pouze 4,4 % území státu namísto současných14 % a v roce 2050 už pouze 0,5 %.

Bezprostředním důsledkem úbytku permafrostu bude řádové zvýšení objemu sesuvů a bahnotoků, které povede k zvýšení sedimentace v říčních korytech. Vzhledem k místnímu dopravnímu významu řek, jako jsou Jenisej či Kolyma, je to nepříjemné, řešení situace bude nákladné. Stavby zapuštěné do permafrostu se začnou propadat, síť silnic a cest, která ani dnes není příliš funkční, nejspíš nebude použitelná. Oteplení Sibiře, kteří mnozí pokládají za příznivý efekt globální klimatické změny, tak v každém případě přinese zprvu technické a sociální problémy, a až potom – možná – nové možnosti pro lidskou populaci.

Poměrně novým a závažným poznatkem je skutečnost, že permafrost může fungovat jako past pro plynné uhlovodíky. Hlavní důsledky tohoto faktu jsou tři: koncentrace uhlovodíků pod permafrostem může poukázat na jejich primární zdroje; při úbytku permafrostu bude nutno zakalkulovat uvolněné plyny do úhrnu přírůstku skleníkových plynů; tyto koncentrace uhlovodíků poslouží jako cenná forma „paměťového záznamu“ zmrzlé půdy (který je jinak dost chudý). Ukazuje se, že současný permafrost Aljašky je vcelku stabilní od závěru pleistocénu do nedávné minulosti. Starší akumulace uhlovodíků nebyly pod permafrostem nalezeny, což svědčí o jeho úplné destrukci v některých meziledových dobách. (Natural Resources Research 9, 3–26, 2000/1)