تخطَّ إلى المحتوى
EN
العالم الطبيعي

التربة الصقيعية

الأرض المتجمدة التي يكفيها ألا تذوب أكثر من سنتين — وماذا يحدث حين تذوب.

التربة الصقيعية أي تربة أو صخر يبقى عند صفر مئوية أو دونه سنتين متصلتين على الأقل، وتغطي نحو 22 مليون كيلومتر مربع وتقع تحت أكثر من نصف الأرض غير المغطاة بالجليد شمال خط عرض 60. تحمل 1460 إلى 1600 بيتاغرام من الكربون العضوي، أي نحو ضعف كربون الغلاف الجوي الحالي. ارتفعت حرارة الأرض على عمق 20 متراً في السهل الشمالي بألاسكا 0.21 إلى 0.66 درجة كل عقد، ويتوقع تقرير IPCC السادس خسارة ربع حجم أعلى ثلاثة أمتار. الذوبان المفاجئ في بحيرات الذوبان الحراري قد يسهم بما يصل إلى نصف صافي انبعاثات الدفيئة، وهو غير قابل للرجوع.

فوهة باتاغايكا في ياقوتيا: أكبر فوهة تربة صقيعية في العالم، تتسع سنة بعد سنة.
فوهة باتاغايكا في ياقوتيا: أكبر فوهة تربة صقيعية في العالم، تتسع سنة بعد سنة. · European Union , Copernicus Sentinel-2 imagery · Attribution
Typical thickness rangeUnder 1 m to more than 1,500 m
DefinitionGround at or below 0 °C for at least two consecutive years
في هذا المقال
  1. 1نظرة عامة
  2. 2التعريف والحدود الحرارية
  3. 3أنواع التربة الصقيعية وبنيتها
  4. 4عمر التربة الصقيعية وأرشيفها الحيوي
  5. 5مخزون الكربون
  6. 6الاتجاه الحراري المرصود
  7. 7الذوبان المفاجئ والبحيرات والانهيارات
  8. 8البنية التحتية والمستوطنات
  9. 9حالات موثقة
  10. 10الخط الزمني
  11. 11أسئلة شائعة
  12. 12الخط الزمني: من أول قياس حراري إلى الرصد القطبي
  13. 13الأسئلة الشائعة
  14. 14خريطة المعرفة

نظرة عامة

التربة الصقيعية ظاهرة حرارية قبل كل شيء؛ فهي تربة أو رمل أو رواسب أو صخر يبقى عند صفر مئوية أو دونه سنتين على الأقل، وفق تعريف المركز الوطني الأمريكي لبيانات الثلج والجليد 1Frozen Ground & Permafrost · National Snow and Ice Data Center (NSIDC) ↗. ويأخذ تقرير القطب الشمالي لـNOAA بالمعيار نفسه، إذ يصفها بأنها مواد أرضية تظل عند صفر مئوية أو دونه بصورة مستمرة 2Terrestrial Permafrost - Arctic Report Card 2017 · NOAA Arctic Program ↗. والتصنيف هنا قائم على الحرارة وحدها، فلا رطوبة التربة ولا الثلج الذي يعلوها ولا الموقع الجغرافي تدخل في اعتباره 1. ومن الضروري التنبيه إلى أن هذه الظاهرة لا تقتصر على اليابسة، بل توجد كذلك تحت البحر 3Quick Facts on Frozen Ground · National Snow and Ice Data Center (NSIDC) ↗.

وتمتد التربة الصقيعية على مساحة تقدّرها التقارير بنحو 22 مليون كيلومتر مربع على مستوى العالم 4AR6 WG1 Chapter 9: Ocean, Cryosphere and Sea Level Change · IPCC ↗. وتتباين كثافة التجمد من نطاق إلى آخر، فتوصف النطاقات في الأدبيات الموسوعية بالمستمرة والمنقطعة 5Permafrost · Encyclopaedia Britannica ↗. ويُحدَّد النطاق المستمر بالتغطية، إذ تبلغ فيه نسبة الأرض المتجمدة 90 إلى 100 بالمئة 6Permafrost · Wikipedia ↗. ويجزم التقرير بأن مدى هذه التربة وحجمها سينكمان مع تسخّن المناخ 4.

وتحمل التربة الصقيعية مخزوناً ضخماً من الكربون العضوي؛ فقد قدّر الفصل الخامس من التقرير ما بين 1460 و1600 بيتاغرام في منطقة التربة الصقيعية الشمالية 7AR6 WG1 Chapter 5: Global Carbon and other Biogeochemical Cycles (Box 5.1) · IPCC ↗. وينبّه المصدر إلى أن هذا الكربون يضيف نحو 50 بالمئة إلى مخزون التربة العالمي في أول 3 أمتار 8Permafrost and the Global Carbon Cycle - Arctic Report Card 2019 · NOAA Arctic Program ↗. ويخلص التقرير بثقة عالية إلى أن ذوبان التربة الصقيعية الأرضية سيطلق كربوناً 7. ويقيّم التقرير تغذية الكربون الراجعة من هذه التربة بـ18 بيتاغرام كربون لكل درجة بحلول 2100 7.

وتشير الجهة العلمية نفسها إلى أن العلماء لا يقولون إن التربة «تذوب» بالمعنى الدارج؛ فالتربة المتجمدة تذوب تماماً كما يذوب الجليد 9Science of Frozen Ground · National Snow and Ice Data Center (NSIDC) ↗. ويبدو هذا الذوبان جلياً في الظواهر الحادة، إذ أظهر لب رسوبي بطول 20 متراً من تحت بحيرة ذوبان حراري أن التربة الصقيعية ذابت تماماً أسفلها 10Substantial and overlooked greenhouse gas emissions from deep Arctic lake sediment · Nature Geoscience (Jong et al.) ↗. وتقود بحيرات الذوبان الحراري تدهوراً مفاجئاً ومستمراً للتربة الصقيعية 10.

وقد انعكس التسخّن على حرارة التربة نفسها؛ ففي 2016 بلغت حرارة التربة الصقيعية أعلى قيمة مسجلة في معظم مواقع الرصد القطبية 2. ويتوقع التقرير تراجع حجم التربة المتجمدة دائماً في أعلى 3 أمتار بنحو 25 بالمئة 4. وعند تسخين يتراوح بين 3 و5 درجات يذكر الجدول نفسه خسارة أكبر بكثير في حجم أعلى 3 أمتار 4. وفي مسار انبعاثات مرتفع يستشهد التقرير بأفضل تقدير لخسارة 92 بيتاغرام من كربون التربة الصقيعية 7.

ويقف تمثيل هذه الظاهرة في النماذج المناخية عند حدود واضحة، إذ لا تزال معظم نماذج CMIP6 تستثني كربون التربة الصقيعية، وقليل منها فقط يمثل الطبقة النشطة 7. ولا يقتصر أثر التدهور على المناخ، بل يمتد إلى العمران؛ فقد قيّم سترايتسكي وزملاؤه الأصول الثابتة القائمة على التربة الصقيعية في تسع مناطق روسية 11Assessment of climate change impacts on buildings, structures and infrastructure in the Russian regions on permafrost · Environmental Research Letters (Streletskiy et al.) ↗. ووجدوا أن أكثر من نصف المباني السكنية الروسية على التربة الصقيعية، 54 بالمئة بقيمة 52.6 مليار 11. وتضع دراسة قطبية شاملة من 2022 كلفة تدهور التربة الصقيعية على البنية التحتية عند 182 مليار 12The costs of Arctic infrastructure damages due to permafrost degradation · Environmental Research Letters (Hjort et al.) ↗.

انهيار ذوباني انجرافي في ممر أتيغون بألاسكا: الجليد الأرضي المكشوف يذوب فتتراجع الحافة.
انهيار ذوباني انجرافي في ممر أتيغون بألاسكا: الجليد الأرضي المكشوف يذوب فتتراجع الحافة. · Monteuxs · CC BY-SA 4.0

1. التعريف والحدود الحرارية

التربة الصقيعية طبقة من الأرض تبقى متجمدة على مدار العام، وهي بذلك ليست جليداً سطحياً عابراً ولا ثلجاً موسمياً، بل حالة حرارية دائمة تسري في أعماق التربة. وتقع هذه التربة تحت أكثر من 50 بالمئة من الأرض غير المغطاة بالجليد شمال 60 درجة 4. وتنتشر على نطاق واسع في النصف الشمالي من الكرة الأرضية، إذ تذكر بريتانيكا أنها تشغل 85 بالمئة من ألاسكا و55 بالمئة من روسيا 5. وهي ليست وسطاً خالياً من الحياة، فغرام واحد من التربة المتجمدة قد يحمل بين مليون وألف مليون كائن دقيق 6.

ويُفهم ذوبان التربة الصقيعية على أنه ذوبان ما فيها من جليد أرضي لا ذوبان التربة ذاتها. والجليد الأرضي في التربة الصقيعية متغيّر بشدة، وقد يبلغ 90 بالمئة من الحجم في بعض المواضع 4. ويُصنَّف هذا الجليد نسبةً إلى كتلة التربة الجافة، وعندما يتجاوز الجليد 250 بالمئة من تلك الكتلة يغلب أن يكون سلوك التربة مختلفاً عن سلوكها العادي 6. فحين يذوب هذا الجليد يتغير حجم التربة وبنيتها، لا حرارتها وحدها.

ويتصل هذا التعريف بالمناخ العالمي اتصالاً مباشراً، إذ يسجّل تقرير IPCC السادس ارتفاعاً عالمياً بمقدار 0.29 درجة مئوية في العقد المنتهي 2016 4. وعند تسخين مستمر بين 1.5 و2 درجة يتوقع التقرير انخفاض حجم أعلى 3 أمتار من التربة الصقيعية 4. ويُفصل في التقرير بين خسارة الكربون التدريجية، كتعميق الطبقة النشطة، والعمليات المفاجئة 7. وتقدّر توريتسكي وزملاؤها أن الذوبان المفاجئ يحدث في أقل من 20 بالمئة من منطقة التربة الصقيعية 13Carbon release through abrupt permafrost thaw · Nature Geoscience (Turetsky et al.) ↗.

وللتربة الصقيعية وجوه حادة التغير، منها ما تصفه هيئة المساحة الجيولوجية الأمريكية بأنه هوة تتسع وأكبر فوهة تربة صقيعية في العالم، وهي باتاغايكا 14Batagaika Crater, Russia (Earthshots) · U.S. Geological Survey, EROS Center ↗. وقد تبلغ أعمار طبقات التربة الصقيعية المكشوفة في قاع الفوهة 650,000 سنة 14. وفي المقابل، فإن منطقة ي دوما فريدة لأن كربونها حُبس في التربة الصقيعية خلال ظروف العصر الجليدي 15The deep permafrost carbon pool of the Yedoma region in Siberia and Alaska · Geophysical Research Letters (Strauss et al.), via PMC ↗. وهذه الأمثلة تبين أن الحدود الحرارية للتربة الصقيعية ليست خطاً واحداً، بل حالات تتفاوت بين البطء والتقطع.

وتمتد آثار هذه الحدود إلى العمران والانبعاثات معاً، إذ تضم التربة الصقيعية القطبية 1,162 مستوطنة يسكنها نحو 5 ملايين نسمة، وبحلول 2050 يُتوقع أن تتغير أوضاعها 6. ويذكر تقرير IPCC أن عمليات الذوبان المفاجئ قد تسهم بما يصل إلى نصف صافي انبعاثات الدفيئة الكلية 7. وتذكر ناسا أن خسارة ثاني أكسيد الكربون الشتوية من مناطق التربة الصقيعية قد ترتفع 41 بالمئة 16Arctic Shifts to a Carbon Source due to Winter Soil Emissions · NASA Goddard Space Flight Center ↗. فالتعريف الحراري للتربة الصقيعية، بهذا المعنى، ليس وصفاً جامداً لطبقة أرضية، بل مدخل لفهم ما يجري فوقها وتحتها.

الامتداد والسمك.

تتباين تربة الصقيعية في امتدادها تبايناً واسعاً، إذ يتراوح سمكها بين أقل من متر واحد في بعض المواضع إلى ما يتجاوز 1,500 متر في مواضع أخرى 4. وتذكر المصادر هذا المدى نفسه حين تصف مواضع يقل فيها السمك عن متر وأخرى يتجاوز فيها 1,500 متر 1. وتضرب بريتانيكا مثلاً على هذا التفاوت بسمك يبلغ 1,500 متر في شمال سيبيريا و740 متراً في شمال ألاسكا 5.

وقد ارتبطت دراسة هذا الامتداد بتاريخ طويل من القياس الميداني، إذ قاس ألكسندر تيودور فون ميدندورف الحرارة حتى نحو 100 متر في سيبيريا في سنة 1836 5. ويُظهر هذا القياس المبكر أن استقصاء أعماق التربة الصقيعية كان موضع اهتمام علمي قبل وقت طويل من الأدوات الحديثة.

مدى السمك

أقل من متر واحد في بعض المواضع 4

أكثر من 1,500 متر في مواضع أخرى 4

1,500 متر في شمال سيبيريا و740 متراً في شمال ألاسكا 5

تربة صقيعية في جزيرة هيرشل بكندا، حيث يقيس الباحثون ذوبان الجليد الأرضي.
تربة صقيعية في جزيرة هيرشل بكندا، حيث يقيس الباحثون ذوبان الجليد الأرضي. · Boris Radosavljevic · CC BY 2.0

2. أنواع التربة الصقيعية وبنيتها

تُصنَّف التربة الصقيعية بحسب مدى تغطيتها للأرض إلى نوعين رئيسين: التربة الصقيعية المستمرة التي تغطي ما بين 90 و100 بالمئة من المساحة، والتربة الصقيعية المنقطعة التي تتخللها فراغات خالية منها. ويُعدّ الجليد الأرضي مكوّناً جوهرياً في بنية هذه التربة، إذ يتغاير وجوده من موضع إلى آخر ويتفاوت نصيبه من الحجم الكلي للتربة. ولا يقتصر التصنيف على التغطية المكانية وحدها، بل يمتد إلى نسبة الجليد قياساً إلى كتلة التربة الجافة، حيث يُعتمد عتبة 250 بالمئة حداً فاصلاً في التمييز بين الأنواع.6

وتتمايز التربة الصقيعية عمودياً بوجود طبقة نشطة تعلو الجليد الدائم، وهي الطبقة التي تذوب وتتجمد فصلياً. وقد رُصد سمك هذه الطبقة في السهل الشمالي سنة 2016، ما يوفّر مرجعاً ميدانياً لبنيتها الموسمية. ويرتبط هذا السمك بجملة عوامل منها طبيعة الغطاء وخصائص الرواسب، وهو ما يجعل بنية التربة الصقيعية متغايرة حتى داخل النطاق الواحد.6

وتشهد التربة الصقيعية تحولات حرارية موثقة، إذ بلغ الاحترار المرصود عالمياً فيها 0.29 درجة مئوية خلال الفترة من 2007 إلى 2016. ويترتب على هذا الاحترار عواقب بنيوية تنعكس على استقرار التربة وما تحمله من منشآت. وفي روسيا وحدها، بلغت قيمة الأصول الثابتة المقامة على التربة الصقيعية 248.6 مليار دولار سنة 2016، أي ما يعادل 7.5 بالمئة من الناتج المحلي الإجمالي.411

وتُخزّن التربة الصقيعية كميات ضخمة من الكربون، وقد قدّر شتراوس وزملاؤه مخزونها في منطقة ي دوما عند رقم كبير اعتماداً على بيانات ميدانية واستقراءات مكانية. ويرتبط هذا المخزون بآليات إطلاق معقدة، إذ وجد تركيب قطبي شامل أن إطلاق الكربون شتاءً أعلى بمرتين أو ثلاث من التقديرات الأرضية. كما أظهرت دراسة شملت 70 نظاماً بيئياً بتربة صقيعية وغير صقيعية أن المصرف السنوي للكربون نما في الأنظمة غير الصقيعية.15817Decadal increases in carbon uptake offset by respiratory losses across northern permafrost ecosystems · Nature Climate Change (See et al.) ↗

ويتصل بهذا المخزون تقدير التغذية الراجعة المناخية، إذ يُقدَّر ردّ فعل ثاني أكسيد الكربون حتى سنة 2100 بنحو 18 بيتاغرام كربون لكل درجة مئوية، بمدى يتراوح بين 3.1 و41. ويرى مؤلفون أن غياب الرواسب العميقة اللاهوائية عن تقديرات التغذية الراجعة يدفع إلى تقدير قيم أعلى. ويضاف إلى ذلك أن الذوبان المفاجئ يحرّك كربوناً قديماً متجمداً عميقاً ويرفع انبعاثات كربون-14 المستنفد.7101821st-century modeled permafrost carbon emissions accelerated by abrupt thaw beneath lakes · Nature Communications (Walter Anthony et al.) ↗

وتُظهر البنية العميقة للتربة الصقيعية مسارات لا رجعة فيها، فخلافاً للذوبان التدريجي الضحل، فإن الميثان العميق الناتج عن الذوبان المفاجئ تحت البحيرات لا رجعة فيه. ويضيف النموذج مصدراً جديداً للميثان من البحيرات بنحو 27 تيراغرام سنوياً بحلول منتصف القرن. كما أن الانهيارات الذوبانية أطلقت نحو 0.002 بيتاغرام كربون سنوياً، أي 0.2 بالمئة من المقدَّر. وتختلف محرّكات هذه الانهيارات مع خط العرض، إذ تصبح الانهيارات المدفوعة بالتهطال أندر.1819Volumetric quantifications and dynamics of areas undergoing retrogressive thaw slumping in the Northern Hemisphere · Nature Communications ↗

ولا تقتصر دلالة التربة الصقيعية على الكربون، إذ تحفظ في جليدها شواهد حياتية قديمة؛ فقد أعاد باحثون روس سنة 2012 إحياء نبات Silene stenophylla من نسيج عمره 30,000 سنة وُجد في التربة الصقيعية. وتشير تقديرات إلى أن ارتفاعاً بمقدار 1.5 درجة في متوسط حرارة الهواء يكفي لإحداث تشوّه في المنشآت المقامة عليها. وفي مسار RCP8.5 يتوقع تضرر 20 بالمئة من المباني و19 بالمئة من البنية التحتية.611

3. عمر التربة الصقيعية وأرشيفها الحيوي

تُعدّ التربة الصقيعية أرشيفاً جيولوجياً حيّاً يحفظ في طبقاته آثاراً من عصور سحيقة؛ إذ يقارب عمر أقدم أرض متجمدة باستمرار فيها نحو 700,000 سنة 6. ويُشتقّ اسمها من اجتماع معنى «الدوام» و«الصقيع»، إشارةً إلى بقاء الأرض متجمدة على نحو متصل. وتُعرَّف التربة الصقيعية المستمرة بأنها التي تغطي فيها الأرض المتجمدة ما بين 90 إلى 100 بالمئة من مساحتها 6. وهذا الشرط التغطيوي هو ما يميّزها عن الأنواع الموسمية أو المتقطعة من التربة المتجمدة.

وفي دلالة بالغة على قدرة هذا الوسط على الحفظ، أعاد باحثون روس في 2012 إحياء نبات Silene stenophylla من نسيج عمره 30,000 سنة وُجد في التربة الصقيعية 6. وتكشف هذه الواقعة أن التجمد الدائم لا يقتل الخلايا فحسب، بل قد يحفظها في حالة كمون قابلة للاستنفار بعد آلاف السنين. وهي شاهد على أن ما تحويه التربة الصقيعية ليس بقايا صامتة، بل مادة حيوية قابلة للبعث.

وإلى جانب النباتات المحفوظة، تؤوي التربة الصقيعية كائنات دقيقة في الغرام المتجمد، تشكّل أرشيفاً حيوياً موازياً لما تحفظه الطبقات الجليدية. ويجعل هذا المخزون الميكروبي من التربة الصقيعية سجلاً حيوياً مفتوحاً أمام الدراسة، لا مجرد وسط جيولوجي جامد. ويتصل هذا البعد الحيوي بمسألة مصير هذا الأرشيف في ظل التغيرات المناخية.

ويتصل عمر هذا الأرشيف بمصيره المستقبلي؛ إذ يتوقع التقرير تراجع حجم التربة المتجمدة دائماً في أعلى 3 أمتار بنحو 25 بالمئة 4. ويعني ذلك أن الطبقة السطحية الحاملة لهذا السجل الحيوي معرّضة للانحسار. ويجعل هذا التراجع مسألة حفظ الأرشيف الحيوي للتربة الصقيعية مسألة عاجلة لا تحتمل التأجيل.

أرقام دالة

نحو 700,000 سنة: عمر أقدم أرض متجمدة باستمرار 6

30,000 سنة: عمر النسيج الذي أُحيي منه نبات Silene stenophylla في 2012 6

90 إلى 100 بالمئة: نسبة تغطية الأرض المتجمدة في التربة الصقيعية المستمرة 6

نحو 25 بالمئة: التراجع المتوقع في حجم التربة المتجمدة في أعلى 3 أمتار 4

4. مخزون الكربون

يُعدّ مخزون الكربون في التربة الصقيعية من أكبر المخزونات الأرضية، إذ يقدّر الفصل الخامس من التقرير 1460 إلى 1600 بيتاغرام كربون عضوي في منطقة التربة الصقيعية الشمالية 7. وتتوزع هذه الكتلة الضخمة بين ترب ورواسب المنطقة، التي يقدّر ما تحويه من كربون بنحو 1070 إلى 1360 بيتاغرام 7.

ومن هذا الإجمالي يقع 65 إلى 70 بالمئة، أي 1,035 زائد أو ناقص 150 بيتاغرام، في أول 3 أمتار 8. ويشير المصدر إلى أن كربون ترب التربة الصقيعية يضيف نحو 50 بالمئة إلى مخزون التربة العالمي في أول 3 أمتار 8.

وفي منطقة ي دوما يبلغ مخزون الكربون 211 غيغاطن، تتوزع بين 83 غيغاطن في ي دوما و128 غيغاطن في الترمكارست 15.

المكوّنتقدير المخزون
منطقة التربة الصقيعية الشمالية1460-1600 بيتاغرام كربون
ترب ورواسب التربة الصقيعية1070-1360 بيتاغرام كربون
حصة أول 3 أمتار65-70 بالمئة (1,035 ± 150 بيتاغرام)
مخزون منطقة ي دوما211 غيغاطن (83 غيغاطن ي دوما + 128 غيغاطن ترمكارست)
تقديرات مخزون الكربون في التربة الصقيعية الشمالية ومكوّناتها

5. الاتجاه الحراري المرصود

تُظهر سجلات الرصد الحراري للتربة الصقيعية اتجاهاً واضحاً نحو الارتفاع خلال العقد الأخير. فقد بلغت حرارة التربة الصقيعية في سنة 2016 أعلى قيمة مسجلة لها في معظم مواقع الرصد القطبية، وهو ما يشير إلى أن الدفء المتزايد لم يعد محصوراً في طبقة سطحية عابرة، بل امتد إلى الأعماق التي تُحفظ فيها التربة المتجمدة. وتتقاطع هذه القراءة مع ما رُصد في السهل الشمالي بألاسكا، حيث ارتفعت حرارة الأرض على عمق 20 متراً بمعدل يتراوح بين 0.21 و0.66 درجة مئوية كل عقد. وتُعد هذه المعدلات مؤشراً على تحوّل تدريجي طويل الأمد في النظام الحراري للتربة الصقيعية، لا مجرد تذبذب موسمي عابر. 2

وإلى جانب الحرارة العميقة، يعكس سمك الطبقة النشطة — وهي الطبقة العليا التي تذوب موسمياً فوق التربة المتجمدة — استجابة سريعة للتغيرات الحرارية. فقد بلغ متوسط سمك الطبقة النشطة في 20 موقعاً بالسهل الشمالي في سنة 2016 مقدار 0.52 متراً، وهو أعلى بـ4 سنتيمترات عما كان عليه. ويُفهم من ذلك أن اتساع الطبقة النشطة يرتبط مباشرة بارتفاع الحرارة، إذ تتيح الظروف الأدفأ ذوباناً أعمق في فصل الصيف. وهذا الاتساع بدوره يغيّر خصائص التربة الهيدرولوجية والحرارية على حد سواء. 2

مؤشرات الرصد الحراري

أعلى قيمة مسجلة لحرارة التربة الصقيعية في معظم مواقع الرصد القطبية: سنة 2016 2

معدل ارتفاع حرارة الأرض على عمق 20 متراً في السهل الشمالي بألاسكا: بين 0.21 و0.66 درجة مئوية كل عقد 2

متوسط سمك الطبقة النشطة في 20 موقعاً بالسهل الشمالي سنة 2016: 0.52 متراً، أعلى بـ4 سنتيمترات 2

التغذية الراجعة الكربونية.

تُقاس التغذية الراجعة الكربونية للتربة الصقيعية بمقدار ما يتحرر من كربونها المخزون حين تذوب، وقد قيّم تقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ هذه التغذية الراجعة بـ18 بيتاغرام كربون لكل درجة بحلول 21007. ويأتي هذا التقدير المعتمد في سياق مسار انبعاثات مرتفع، حيث يستشهد التقرير بأفضل تقدير لخسارة 92 بيتاغرام من كربون التربة الصقيعية7. وهكذا يربط التقرير بين مقدار الاحترار ومقدار الكربون المنطلق، فيجعل الخسارة الكربونية دالة على شدة المسار الانبعاثي.

ولا تقتصر التغذية الراجعة على الذوبان التدريجي، إذ يذكر تقرير IPCC أن عمليات الذوبان المفاجئ قد تسهم بما يصل إلى نصف صافي انبعاثات الدفيئة الكلية7. وهذا يعني أن جزءاً معتبراً من صافي الانبعاثات قد ينشأ عن أنماط ذوبان سريعة لا عن التحلل البطيء وحده. ومن ثمّ فإن تقدير التغذية الراجعة الكربونية يتوقف على مدى شيوع هذه العمليات المفاجئة إلى جانب الذوبان الممتد.

6. الذوبان المفاجئ والبحيرات والانهيارات

تُعدّ بحيرات الذوبان الحراري محرّكاً لتدهور التربة الصقيعية تختلف آثاره عن الذوبان التدريجي الضحل، إذ تقود تدهوراً مفاجئاً ومستمراً للتربة الصقيعية 10. ويُظهر هذا المسار أن ما يبدأ عند سطح التربة قد يتعمّق ليصيب طبقات أبعد، فتتسع رقعة التأثر بدل أن تبقى محصورة في نطاق محدود. وبهذا ينتقل التدهور من وتيرة بطيئة يمكن تتبّعها إلى وتيرة مفاجئة يصعب معها التنبؤ بحدود الظاهرة.

وفي هذا السياق، يبرز الميثان العميق الناتج عن الذوبان المفاجئ تحت البحيرات بوصفه مكوّناً لا رجعة فيه، خلافاً للذوبان التدريجي الضحل 18. فالميثان المنبعث من الطبقات العميقة لا يعود إلى حاله السابقة بعد تحرّره، ما يجعله مصدراً مستمراً لا ينقطع بانتهاء موجة الذوبان الأولى. ويضيف النموذج من هذا المصدر الجديد من البحيرات نحو 27 تيراغرام سنوياً بحلول منتصف القرن 18.

خلاصة الآلية

بحيرات الذوبان الحراري تقود تدهوراً مفاجئاً ومستمراً للتربة الصقيعية 10.

الميثان العميق من الذوبان المفاجئ تحت البحيرات لا رجعة فيه، خلافاً للذوبان التدريجي الضحل 18.

مصدر الميثان الجديد من البحيرات يضيف نحو 27 تيراغرام سنوياً بحلول منتصف القرن 18.

الكربون الشتوي والتدفقات.

يُعدّ الكربون الشتوي أحد أوجه الخلل في الموازنة الكربونية للتربة الصقيعية، إذ يبيّن التركيب القطبي الشامل أن إطلاق الكربون في فصل الشتاء أعلى بمرتين أو ثلاث من التقديرات الأرضية 8. وتشير تقديرات وكالة ناسا إلى أن خسارة ثاني أكسيد الكربون الشتوية من مناطق التربة الصقيعية قد ترتفع بنسبة 41 بالمئة 16. وتتجاوز هذه المعطيات حدود النظم الصقيعية وحدها، فقد لوحظ عبر 70 نظاماً بيئياً بتربة صقيعية وغير صقيعية أن المصرف السنوي للكربون نما في النظم غير الصقيعية 17.

أرقام مفتاحية

إطلاق الكربون شتاءً أعلى بمرتين أو ثلاث من التقديرات الأرضية 8

ارتفاع خسارة ثاني أكسيد الكربون الشتوية من مناطق التربة الصقيعية 41 بالمئة 16

70 نظاماً بيئياً بتربة صقيعية وغير صقيعية جرى فحصها 17

7. البنية التحتية والمستوطنات

تفرض التربة الصقيعية على البنية التحتية في المناطق الباردة حساباتٍ باهظة، إذ يقترن ذوبانها بتدهور الأساسات والطرق والسكك والمستوطنات. ويشير ملخصٌ للبنية التحتية إلى أن نحو 70 بالمئة من بنية القطب الشمالي في خطر عالٍ 6. وتضع دراسة قطبية شاملة من 2022 كلفة تدهور التربة الصقيعية على البنية التحتية عند 182 مليار 12. وتتحمل روسيا العبء الأثقل في ذلك التقييم، بكلف متوقعة تتراوح بين 115 و169 ملياراً 12.

وعلى مستوى القطب الشمالي كله، تُقدَّر كلفة البنية التحتية بحلول منتصف القرن بين 182 مليار دولار وفق المسار SSP2-4.5 و276 مليار دولار وفق المسار SSP5-8.5 12. أما في روسيا، فيبلغ متوسط التقدير المتوقع للكلفة بحلول 2050 نحو 105.07 مليار دولار 11. وتتباين هذه الأرقام تبعاً لمسار الانبعاثات المفترض، ما يعكس حساسية تقديرات الكلفة لسيناريوهات المناخ.

البندالقيمة
الكلفة القطبية الشمالية بحلول منتصف القرن (SSP2-4.5)182 مليار دولار
الكلفة القطبية الشمالية بحلول منتصف القرن (SSP5-8.5)276 مليار دولار
حصة روسيا من التقييم القطبي115 إلى 169 مليار دولار
متوسط الكلفة الروسية المتوقعة بحلول 2050105.07 مليار دولار
نسبة بنية القطب الشمالي في خطر عالٍنحو 70 بالمئة
تقديرات كلفة تدهور التربة الصقيعية على البنية التحتية
خلاصة الأرقام

نحو 70 بالمئة من بنية القطب الشمالي في خطر عالٍ 6.

الكلفة القطبية الشمالية بحلول منتصف القرن تتراوح بين 182 و276 مليار دولار حسب المسار 12.

متوسط الكلفة الروسية المتوقعة بحلول 2050 نحو 105.07 مليار دولار 11.

8. حالات موثقة

تُعدّ فوهة باتاغايكا في سيبيريا من أبرز الشواهد المرئية على تحوّل التربة الصقيعية، إذ تصفها هيئة المساحة الجيولوجية الأمريكية بأنها هوة تتسع وأكبر فوهة تربة صقيعية في العالم 14. وتتجاوز جروفها 85 متراً، وهي تفتح بذلك نافذة على طبقات جليدية ظلّت مطمورة طويلاً 14. وقد تبلغ أعمار طبقات التربة الصقيعية المكشوفة في قاع الفوهة 650,000 سنة، وهو ما يجعلها سجلاً نادراً لتاريخ المناخ القديم 14. وبدأت الفوهة بالنمو في أوائل الثمانينيات، ثم أخذ اتساعها يتسارع مع مرور العقود 14.

ولا يقتصر أثر ذوبان التربة الصقيعية على الفوهات، بل يمتد إلى المنشآت والبنية التحتية في الأقاليم الباردة. فقد شهدت مدن شمال روسيا تضرراً في المباني نتيجة هذا الذوبان 14. وفي سنة 2020 وقع تسرب في نوريلسك ارتبط بالسياق نفسه 14. وتُظهر هذه الوقائع أن تراجع التربة الصقيعية ليس ظاهرة بعيدة عن العمران، بل مسألة تمسّ سلامة ما بُني فوقها 14.

وتمتد الشواهد الموثقة إلى آسيا، حيث تُظهر 30 بالمئة من مسافة 9,389 كيلومتراً من الطرق على هضبة تشينغهاي-التبت آثار ذوبان 6. وتعني هذه النسبة أن جزءاً معتبراً من شبكة الطرق في الهضبة يحمل بصمات تفكك الطبقة المتجمدة 6. وبذلك تنضم الهضبة إلى سيبيريا في تقديم أدلة ميدانية على استجابة التربة الصقيعية لتغيّر الظروف الحرارية 6.

شواهد موثقة

فوهة باتاغايكا: أكبر فوهة تربة صقيعية في العالم، بجروف تتجاوز 85 متراً 14

أعمار الجليد المكشوف في قاع الفوهة قد تبلغ 650,000 سنة 14

30 بالمئة من مسافة 9,389 كيلومتراً من طرق هضبة تشينغهاي-التبت تُظهر آثار ذوبان 6

9. الخط الزمني

  • 1836
    قياس الحرارة في أعماق سيبيريا
    قاس ألكسندر تيودور فون ميدندورف حرارة التربة حتى نحو 100 متر في سيبيريا5
  • أوائل الثمانينيات
    بدء نمو فوهة باتاغايكا
    بدأت فوهة باتاغايكا في النمو6
  • 2012
    إحياء نبات من نسيج صقيعي
    أعاد باحثون روس إحياء نبات Silene stenophylla من نسيج عمره 30,000 سنة وُجد في التربة الصقيعية6
  • 2012-2022
    مسح الانهيارات الأرضية الذائبة
    أحصى مسح 2,747 انهياراً أرضياً ذائباً نشطاً في نصف الكرة الشمالي19
  • 2016
    أعلى حرارة مسجلة
    بلغت حرارة التربة الصقيعية أعلى قيمة مسجلة في معظم مواقع الرصد القطبية2
  • 2020
    تسرب نوريلسك
    وقع تسرب نوريلسك6

10. أسئلة شائعة

هل يشترط وجود الجليد أو الرطوبة لتصنيف التربة صقيعية؟

لا يقول العلماء إن التربة «تذوب»؛ فالتربة المتجمدة تذوب تماماً كما يذوب الجليد، وهو ما تنبّه إليه الجهة نفسها في تفسيرها للمصطلح 9.

هل توجد التربة الصقيعية تحت البحر؟

نعم، فالحقائق السريعة تنبه إلى أن التربة الصقيعية توجد على اليابسة وتحت البحر، وتكرر في الوقت نفسه قاعدة السنتين في تعريفها 3.

هل «تذوب» التربة الصقيعية؟

تشير الجهة نفسها إلى أن العلماء لا يقولون إن التربة «تذوب»، لأن التربة المتجمدة تذوب تماماً كما يذوب الجليد 9.

ما الفرق بين المستمرة والمنقطعة؟

لا تتضمن قاعدة حقائق هذا القسم تفصيلاً للفرق بين التربة الصقيعية المستمرة والمنقطعة، ولا تصف خصائص كل منهما.

لماذا يعدّ كربون التربة الصقيعية مهماً؟

منطقة ي دوما فريدة لأن كربونها حُبس في التربة الصقيعية خلال ظروف العصر الجليدي 15.

11. الخط الزمني: من أول قياس حراري إلى الرصد القطبي

  • 1836
    First serious Western measurement
    Alexander Theodor von Middendorff measures temperatures to about 100 m in the Shargin shaft at Yakutsk and estimates the permafrost there at 215 m thick.
  • 1943
    The word permafrost enters English
    Siemon Muller publishes a classified US Army engineering report that coins 'permafrost' as a contraction of permanently frozen ground, translating the Russian vechnaia merzlota.
  • 1990
    One map for the north
    The International Permafrost Association calls for a single unified map of permafrost distribution across the Northern Hemisphere.
  • 2007
    Warming shows up at depth
    The IPCC begins reporting systematic warming of permafrost boreholes: global permafrost temperatures rise 0.29 °C over the decade to 2016.
  • 2012
    A 30,000-year-old plant revives
    Russian researchers regrow Silene stenophylla from tissue recovered from an Ice Age squirrel burrow in Siberian permafrost, the oldest plant tissue ever revived.
  • 2016
    Record ground temperatures
    Permafrost temperatures hit record highs at the majority of Arctic observation sites, with the strongest gains in the coldest permafrost of Alaska, the Canadian Arctic and Svalbard.
  • 2018
    Abrupt thaw enters the accounting
    Walter Anthony and colleagues show that emissions from abrupt thaw beneath thermokarst lakes more than double the radiative forcing from circumpolar permafrost soil carbon this century.
  • 2019
    The Russian bill is priced
    Streletskiy and colleagues value fixed assets on Russian permafrost at $248.6 billion and project $105.07 billion of climate-driven infrastructure damage by mid-century.
  • 2020
    Norilsk spill exposes thaw risk
    A diesel storage tank at a Norilsk power plant collapses, spilling 6,000 tonnes of fuel onto land and 15,000 into water, a disaster linked to thawing permafrost.
  • 2021
    AR6 quantifies the feedback
    IPCC AR6 assesses a permafrost CO2 feedback of 18 PgC per 1 °C of warming by 2100 and notes that most CMIP6 models still omit permafrost carbon.
  • 2024
    Deep lake sediments counted
    Incubating a 20 m core, researchers find anaerobic carbon dioxide and methane production from deep thawed sediment commensurate with aerobic production, with double the global warming potential.
  • 2025
    Thaw slumps mapped pan-Arctic
    A deep-learning survey of ArcticDEM identifies 2,747 active retrogressive thaw slumps across the Northern Hemisphere, releasing about 0.2% of annual gradual thaw emissions.

12. الأسئلة الشائعة

هل يكفي أن تكون الأرض متجمدة سنة واحدة لتصنف تربة صقيعية؟

لا؛ الشرط أن تبقى عند صفر مئوية أو دونه سنتين على الأقل 1. وتكرر الحقائق السريعة القاعدة نفسها وتنبه إلى أن التربة الصقيعية توجد على اليابسة وتحت البحر 3.

ما الذي يحدد تصنيف الأرض كتربة صقيعية؟

الحرارة وحدها هي المتغير الحاسم، فلا تدخل رطوبة التربة ولا الثلج فوقها ولا الموقع في التصنيف 1.

كم تبلغ مساحة التربة الصقيعية في نصف الكرة الشمالي؟

نحو 22 مليون كيلومتر مربع، أي ما يعادل 15 بالمئة تقريباً من يابسة النصف الشمالي 4.

هل يقتصر الذوبان المفاجئ على شريحة ضيقة من منطقة التربة الصقيعية؟

يقدّر أن الذوبان المفاجئ يحدث في أقل من 20 بالمئة من منطقة التربة الصقيعية 13. ومع ذلك فإن انبعاثاته من 2.5 مليون كيلومتر مربع قد تعطي تغذية راجعة كبيرة 13.

كم عدد الانهيارات الانجرافية الذوبانية النشطة التي رصدها المسح الشامل؟

وجد مسح تعلّم عميق لأطلس ArcticDEM 2,747 انهياراً انجرافياً ذوبانياً نشطاً في الشمال بين 2012 و2022 19.

ما حجم الكربون المحبوس في منطقة ي دوما؟

يبلغ مخزونها 211 غيغاطن، منها 83 غيغاطن في ي دوما و128 غيغاطن في الترمكارست 15.

المراجع (19)

19 مصادر · دورية 7 · موقع 12

  1. 1Frozen Ground & Permafrost — National Snow and Ice Data Center (NSIDC) موقع↩عرض المصدر
  2. 2Terrestrial Permafrost - Arctic Report Card 2017 — NOAA Arctic Program 2017 موقع↩عرض المصدر
  3. 3Quick Facts on Frozen Ground — National Snow and Ice Data Center (NSIDC) موقع↩عرض المصدر
  4. 4AR6 WG1 Chapter 9: Ocean, Cryosphere and Sea Level Change — IPCC موقع↩عرض المصدر
  5. 5Permafrost — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
  6. 6Permafrost — Wikipedia موقع↩عرض المصدر
  7. 7AR6 WG1 Chapter 5: Global Carbon and other Biogeochemical Cycles (Box 5.1) — IPCC موقع↩عرض المصدر
  8. 8Permafrost and the Global Carbon Cycle - Arctic Report Card 2019 — NOAA Arctic Program 2019 موقع↩عرض المصدر
  9. 9Science of Frozen Ground — National Snow and Ice Data Center (NSIDC) موقع↩عرض المصدر
  10. 10Substantial and overlooked greenhouse gas emissions from deep Arctic lake sediment — Nature Geoscience (Jong et al.) دورية↩عرض المصدر
  11. 11Assessment of climate change impacts on buildings, structures and infrastructure in the Russian regions on permafrost — Environmental Research Letters (Streletskiy et al.) 1748 دورية↩عرض المصدر
  12. 12The costs of Arctic infrastructure damages due to permafrost degradation — Environmental Research Letters (Hjort et al.) 1748 دورية↩عرض المصدر
  13. 13Carbon release through abrupt permafrost thaw — Nature Geoscience (Turetsky et al.) دورية↩عرض المصدر
  14. 14Batagaika Crater, Russia (Earthshots) — U.S. Geological Survey, EROS Center موقع↩عرض المصدر
  15. 15The deep permafrost carbon pool of the Yedoma region in Siberia and Alaska — Geophysical Research Letters (Strauss et al.), via PMC موقع↩عرض المصدر
  16. 16Arctic Shifts to a Carbon Source due to Winter Soil Emissions — NASA Goddard Space Flight Center موقع↩عرض المصدر
  17. 17Decadal increases in carbon uptake offset by respiratory losses across northern permafrost ecosystems — Nature Climate Change (See et al.) دورية↩عرض المصدر
  18. 1821st-century modeled permafrost carbon emissions accelerated by abrupt thaw beneath lakes — Nature Communications (Walter Anthony et al.) دورية↩عرض المصدر
  19. 19Volumetric quantifications and dynamics of areas undergoing retrogressive thaw slumping in the Northern Hemisphere — Nature Communications دورية↩عرض المصدر