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气候变暖使阿拉斯加公路面临滑坡风险   

2015-09-24 16:02:32|  分类: 环境灾难 |  标签: |举报 |字号 订阅

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巴拉克·奥巴马近日成为美国历史上首位在任期间访问该国北极领土的总统,他在这片广阔领土上的逗留突出了气候变化带来的风险。

 

  美国科学家不确定如何阻止大规模冻土滑坡向阿拉斯加道尔顿高速公路迈进。(图片来源:阿拉斯加大学费尔班克斯分校)

 

  巴拉克·奥巴马近日成为美国历史上首位在任期间访问该国北极领土的总统,他在这片广阔领土上的逗留突出了气候变化带来的风险。奥巴马说,问题包括永久冻土的加速解冻,这些冻土位于“10万阿拉斯加人生活的土地的下方,威胁着他们的家园,并且正在破坏交通运输和能源设施”。

  对于阿拉斯加大学费尔班克斯分校地质工程学家Margaret Darrow来说,这样的警示并不陌生。在奥巴马到来之前,她曾和一个研究小组在野外花费了1周时间,希望更好地了解由正在融化的永久冻土导致的潜在风险:大规模、慢速移动的滑坡对道尔顿高速公路的威胁。这条公路是通往阿拉斯加利润丰厚的北坡油田的唯一地面公路,被认为是该州最重要的公路。

  到目前为止,研究人员对沿着道尔顿高速公路通往布鲁斯山脉的43处类似冻土碎裂面(FDL)进行了分析,其中包括一个高度达20米的滑坡,一直滑到距离公路40米的北向车道上。如果这个被称为FDL-A 的滑坡抵达公路,它每天将输送45公吨的碎土量,远超过一辆大型货车的装载量。

  这个滑坡造成了“像战争地带一样的场面”——到处都是龟裂的土地、倾倒的树木以及一层层苔藓和碎土形成的“寿司卷”,Darrow说。当一切看起来似乎处于安静状态时,由于大面积滑坡每天平均移动1.4厘米,你能够听到树木被破坏时发出的吱吱声,她补充说。由于阿拉斯加气候变化软化了它们原来的冻土支撑,FDL现在就像“悬在头顶的严重地质灾害风险”。Darrow强调,FDL-A的滑坡速度在过去7年已经增加了40%。

  1974年,为了给横贯阿拉斯加的输油管系统提供服务支撑,工程师从费尔班克斯向北冰洋附近的戴德霍斯铺设了与输油管平行的、长达666公里的道尔顿高速公路,此时FDL才引起科学家的注意。地质学家知道附近的斜坡上存在FDL,但当时这些滑坡都没有移动。然而,在2008年,卫星图像显示,约有260米宽、1200米长的大面积冻土已经到达科尔德富镇附近的公路219里程碑150米以内。很快,该州和联邦政府就要求科研人员仔细观察FDL-A以及其他类似滑坡,并想办法拦截住它们的步伐。

  从那时起,科学家一直在利用机载雷达和其他感应器制作这些滑坡的3D图像,评估它们移动的速度有多快。在地面上,研究人员对FDL进行了钻孔取样分析。为了了解一些山坡为什么比另一些滑动速度更快,他们还测量了山坡的倾斜度,分析了土壤的种类。

  他们发现了许多让人吃惊的地方。2012年,当科学家在探索FDL-A滑坡下方的永久冻土时,这个重要的“剪碎带”下方冒出了水。“能看到水冒了出来,你会想‘这是什么鬼?’”Darrow说,她表示水很有可能是从周围的土壤中渗透过来,并储藏在冷冻的地下。

  其中,高度压力——每平方米15.5万千克——在FDL的滑坡中扮演着润滑剂的角色,就像冰面上的一层浅水帮助冰球运动员的冰刀划过冰面那样,费尔班克斯国家水文地质学家Ronald Daanen说。当北极土壤温度升高时,其中的基础物理学原理是,这种压力或润滑剂也会增强。“再多一点(水)压力,(碎片)就会漂浮起来”,让它们滑动得更快,Daanen说。这种令人担忧的情况同样出现在阿拉斯加其他永久冻土的陡坡上。Daanen说,植被通常会对这些缓慢移动的碎裂面起到固定作用,但是“我担心随着气温的升高,如果重力起到更大的作用,这些滑坡将会到达临界点”。

  与此同时,研究人员正在考虑各种方法保护道尔顿高速公路不受FDL-A的破坏(目前来看,输油管道距离该滑坡仍有800米远,暂时不会有风险)。在剪碎带附近挖一条沟渠,让水流走可能是方法之一,但是研究人员并不确定如何才能在最佳位置开凿这条沟渠,因为他们只有从2012年开始的地上凿洞数据。

  工程师也曾设想建造一面扶垛墙阻止滑坡,但是Darrow担心,这样做可能只能够降低滑坡的速度,起到“缓冲剂”的作用。还有一种更加激进的想法是安装地下冷冻管道设施,使滑坡在原地冷冻,但滑坡蕴涵的巨大能量仍会撕裂这些管道,让这些管道不能发挥预期作用,Daanen说。此外,该联邦州还计划重新规划路径,以“延缓灾难到来的时间”,阿拉斯加交通运输部的Michael Coffey说。

  Coffey推测,如果以当前的移动速率来看,再用10年时间,FDL-A就能到达高速公路。但是研究人员表示,考虑到其他FDL难以预料的行为(如有时移动速度会加快10倍),FDL-A也有可能会加速移动。

来源:中国科学报

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