Permafrost, en az iki yıl boyunca donmuş halde kalan kum, toprak veya kayaları içerebilen donmuş zemini tanımlayan bir terimdir. Bu zemin karada veya okyanusun altında oluşabilir nitelikte bir zemindir ve bazı permafrostlar yüzlerce, hatta binlerce yıldır donmuş şekilde kalabilirler, ancak kışın donan ve yazın eriyen topraktan farklıdırlar. Mevsimsel değişiklikler ile donmuş halde kalan permafrostlar, bazı yerlerde bir milin üzeri derinlikteyken, bazılarında ise birkaç fit derinlikte veya çok daha derin olurlar. Permafrostlar tüm arktik tundra gibi devasa alanları kaplar halde bulunabilirken, bir dağın rüzgar altında kalan bölgesinde veya zirvesinde gibi belirli noktalarda da oluşabilirler.
Daha fazla kara kütlesinin olduğu Kuzey Yarımküre’de, toprağın yaklaşık dörtte biri permafrosttır. Genellikle Kanada, Grönland ve Sibirya’nın kuzey bölgeleri gibi birçok yerde ve Arktik Okyanusu’nun tabanının altında olurlar. Alaska topraklarının neredeyse %85’i kalıcı olarak donmuş durumdadır. Ancak Rockies ve Tibet’teki dağ zirveleri gibi yerlerde yüksek rakımlarda da permafrost bulunur. Ayrıca Güney Yarımkürede, And Dağları ve Yeni Zelanda’nın Güney Alpleri’nde vardır.
Permafrost Tanımı
Permafrost ilk olarak 1943 Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Araştırmaları (USGS) raporunda Simeon William Mueller tarafından İngilizce olarak adlandırılmıştır, ancak daha önce başkaları tarafından not edilmiştir. Mueller, Trans-Sibirya demiryolu inşa edilirken permafrost ile uğraşılması gerektiğinden, bu zemin hakkındaki bilgilerin çoğu 19. yüzyıl Rus mühendislik raporlarından alınmıştır.
Permafrost, buz katmanları altında oluşabilirken, böylelikle bu permafrost katmanı, buzun bittiği alanda başlamaktadır. Fakat araştırmacıların aktif katman olarak tanımladığı zemin tabakasının altında da oluşabilir. Bu, yağmur veya güneşli günler gibi hava koşullarına tepki olarak mevsimsel veya aylık olarak donup çözülebilecek toprak, kum, kaya veya bunların karışımıdır. Aktif bir katman olması durumunda, aşağıdaki permafrost’u bulmak için daha fazla kazılması gerekir.
Bu; yüzeyde aktif bir katmanın altında, yıl boyunca değişebilen buz veya kar katmanlarının altında permafrost bulunan alanlar olduğu anlamına gelir. Ayrıca permafrost, yılın bir bölümünde karın altında olabilir. Bu değişiklikler hava veya jeotermal hareketten ve diğer faktörlerden etkilendiğinden mevsimsel de olabilir. Genellikle, permafrost yalnızca ortalama yıllık hava sıcaklıklarının düşük olduğu yerlerde bulunur, suyun donma noktasında veya altında 32 F (0 Santigrat) oluşur. Ancak yine, benzersiz yerel ve tarihi koşullar, ortalama sıcaklıkların daha yüksek olduğu yerlerde permafrost bulunabileceğini de göstermektedir.
Sürekli Permafrost
Ortalama toprak sıcaklıkları 23 F (-5 C) olduğunda, mevcut sıcaklık zeminin sürekli donmuş kalması için yeterince soğuktur. Bir peyzajın zemininin %90-100’ü donduğunda buna sürekli permafrost denir. Kuzey Yarımküre ‘de, arazinin permafrost veya buzul buzu ile kaplandığı en güney noktalarını temsil eden sürekli bir permafrost çizgisi vardır. Güney Yarımküre eşdeğeri yoktur çünkü çizginin olacağı alan okyanusun altındadır.
Süreksiz Permafrost
Süreksiz permafrost, toprağın %50-90’ı donmuş kaldığında meydana gelirken bu, zemin soğuk kaldığında ancak hava sıcaklıkları mevsimsel olarak dalgalandığında olur. Bu alanlarda, bazı toprak katmanları yaz boyunca erir, diğer gölgeli veya korunan alanlar donmuş kalabilir.
Sporadik Permafrost
Bir alanın permafrost’u %50’den az olduğunda, bu sporadik permafrost olarak kabul edilir. Bu, süreksiz permafrost gibi benzer yerlerde, ancak belki biraz daha düşük kotlarda, daha fazla güneşe veya sıcak hava akımlarına maruz kalan alanlarda olur.
Permafrost Çeşitleri
Permafrost’un aynı zamanda bulundukları yerle tanımlanan çeşitleri de bulunmaktadır. Bu çeşitleri kapsamlarına göre değerlendirilmezlerken şu şekilde sıralanabilirler;
Alp
Alplerdeki permafrostların çoğu süreksizdir, çünkü daha yüksek rakımlarda meydana gelir, onu etkileyebilecek yerel hava koşulları ve jeolojik özellikler vardır. Alpin permafrostları, yeterince soğuk olan her yerde meydana gelebilir, bu nedenle kutup bölgelerine yakın bölgelerde izole edilemezler. Örneğin 2009 yılında araştırmacılar, ekvatordan yaklaşık 200 mil uzaklıktaki Afrika’daki Kilimanjaro Dağı’nda permafrost bulmuşlardır. Bu dağın zirvesine yakın bir yerde ve buzulsuz bir bölgede bulunmuştur. Alplerdeki permafrostların kapsamı, toprağa bağlı tatlı su içerdikleri için bilim adamlarının ilgisini çekiyor. Permafrost eridiğinde bu, antik su da dâhil olmak üzere ekosistemlere su bırakabilir, ancak bu konuda hala pek bir şey bilinmemektedir. Örneğin, And Dağları’ndaki permafrost haritalanmamıştır.
Denizaltı
Deniz altı permafrost, kutup bölgelerinde deniz tabanının altına gömülür. Bu permafrostlar deniz seviyelerinin daha düşük bulunduğu son buzul çağında meydana gelmişlerdir, dolayısıyla eskidirler. Karada bulunan buz tabakaları eridiği zaman deniz seviyelerini yükseltir ve böylelikle bu donmuş arazi deniz suyu ile kaplanır. Permafrost kalıcı olarak sular altında kalmıştır ve su altı sondajını veya denizaltı boru hatlarının kurulumunu zorlaştırabileceği şekilde günümüzde de varlığını sürdürmektedirler.
Toprak Oluşumları
Permafrost ortamlarda yerel topraklar, kayalar ve kumla etkileşime girerek donarken, eridikçe genişleyen ve büzülen suyun kombinasyonu ve etkileriyle bağlantılı bir dizi ilginç toprak oluşumu meydana getirir. Bu farklı toprak oluşumları;
• Çokgenler
Havadan bakıldığında, çokgenler manzara büyük bir yapboz gibi görünür. Soğuk kış sıcaklıklarının toprağın büzülmesine neden olduğu mevsimlerde oluşurlar. Olduğu gibi, çatlaklar yapar ve bu çatlaklar daha sonra ilkbahar eriyen suyuyla dolar, örneğin yakındaki bir dağın kar kütlesinin erimesinden kaynaklanır. Orijinal toprakların altındaki soğuk permafrost nedeniyle, su akar, donar ve genişleyerek buz parçaları oluşturur. Bu döngü yıllar içinde tekrar edebilir ve çatlaklar her derinleştiğinde, bir noktada, takozlar o kadar kalınlaşır ki, toprağı çokgen gibi görünen bir oluşuma teşvik ederler.
• Pingolar
Pingoların oluşumuna bakarken; ne olduklarını bilmeyenler için muhtemelen yuvarlak bir tepe olduğunu görünümündedirler. Ancak permafrostlu bölgelerde biraz aldatıcıdırlar, çünkü dışları topraktan yapılırken içlerinde katı bir buz çekirdeği vardır. Bu çekirdek sadece 10 fit boyunda ve tabanda biraz daha geniş olan tümsekler gibi veya oldukça büyük, birkaç yüz fit yüksekliğinde olabilirler. The Cryosphere dergisinde yayınlanan bir araştırmaya göre, Dünya’da çoğu tundra biyoiklim bölgesinde bulunan tahmini 11.000 pingo vardır.
• Solifluction
Solifluction, zeminin bir üst tabakasının altındaki donmuş zemin üzerinde hareket ettiği çeşitli işlemler için kullanılan bir şemsiye terimdir. Permafrost, geçirimsiz ve sert, bir zemin özelliğindedir, bu sebeple üzerindeki kum ya da toprak doyurulduğunda, yerçekimi etkisiyle bir eğimden hafifçe aşağı doğru kaymaktadır. Birkaç farklı solifluksiyon türü bulunurken, bu oluşumun Mars’ta bile bulunduğunu göstermekte olan deliller vardır.
• Termokarstlar
Karst genellikle bir kireçtaşına veya o kayayı içeren sürece atıfta bulunur, ancak bu durumda kireçtaşı dahil değildir ve sadece kireçtaşlarında görülen benzer bir sürece benzer. Termokarstlar, permafrost üzerinde uzanan aktif tabakanın küçük kubbelerini yukarı iten don kabartılarından oluşur. Isınma meydana geldiğinde kubbeler çökerek arkada içbükey bir büzülme bırakır ve bu oluşumlardan pingolar gelişebilir. Bazı durumlarda çok büyük termokarstlar gelişebilir ve suyla dolduklarında küçük göletler hatta göller haline gelebilirler.
Permafrost Erir mi?
Günümüzde, permafrost bazı büyük toprak alanlarını kapsar, Kuzey Yarımküre’de, ABD, Kanada ve Çin’in toplamının 9 milyon mil kare olduğu tahmin edilmektedir, ancak bu topraklar zamanla küçülür. Çünkü Kuzey Kutbu, daha ılıman bölgelerde kalıcı donlardan yaklaşık iki kat daha hızlı ısındığından ve kalıcı donlar beklenenden daha hızlı erdiğinden, bu durumlar bilim adamlarını şaşırtmaktadır. Hatta sıcaklıktaki küçük değişikliklere bile duyarlıdırlar. Nature Climate Change dergisinde geniş çapta alıntılanan bir araştırma, Dünya’nın sanayi öncesi seviyelerin 2 °C üzerinde ısınması durumunda, permafrost’un %40 oranında azalacağını tahmin edilmektedir.
Permafrost ve İklim Krizi
Permafrost eritmenin birkaç etkisi vardır. İlk olarak, eridikçe atmosfere sera gazları, özellikle metan salmaktadır. Bu bir geri besleme döngüsü yaratır, daha fazla permafrost eridikçe, daha fazla ısınan gaz atmosfere girer ve iklim daha fazla ısınır. İkincisi, kalıcı donun erimesinin, binaları ve ulaşım sistemlerini istikrarsızlaştırma ve olası yıkıcı sel, toprak kayması veya çamur kayması olayları dâhil olmak üzere yerel etkileri vardır. Ekolojik ve ekonomik sonuçlara ek olarak, permafrost üzerinde yaşayan topluluklar binalarını kaybetmeye başlayarak ve bazı yerlerde tüm kasabaların yeniden yerleştirilmesi gerekebilir. Alaska, Grönland, Kanada ve Rusya’da permafrostların erimesi evlerin ve binaların çökmesine veya batmasına neden olmuştur.
Rusya’nın Vorkuta kentinde, binalarının %40’ının yapısal bütünlüğü tehlikeye atılmıştır. 175.000 kişilik bir şehir olan Norilsk’te, binalarının %60’ı donma nedeniyle kalıcı olarak hasar görmüş ve şehirdeki evlerin %10’u hasar gördüğü için terk edilmiştir. Ve bu binaların bu alana değişen yeraltı koşulları nedeniyle yeniden inşa edilmesi de zordur. Bu yerlerin birçoğunda zaten konut sıkıntısı vardır ve bundan etkilenenlerin çoğu, toplulukları bu bölgelerde binlerce yıldır yaşayan yerli insanlardır.
Ekolojik Sonuçlar
Permafrost’un erimesi etraftaki manzaralarının değişimine neden olur. Permafrost çözülürken, Kanada Arktik, Alaska, Rusya ve başka yerlerde olduğu gibi, boz ayılar, ren geyiği ve diğer hayvanlar için yiyecek sağlayan zengin manzaralar, toprak çöküntüleri altında kaybolmuştur. Bunun nedeni, içindeki buz eridikçe yüzeyin altındaki su büzüştüğünde yerin yukarı itilmesi ve yeniden düzenlenmesidir. Kızılcık, yaban mersini, çalılar, likenler ve diğer yenilebilir bitkiler gibi hayvanlar için gıda bitkileri, çamurlu, siltli bu doğa saldırıya dayanamazlar.
Sera Gazlarının Yayılması
Permafrost erimesi insanlar nedeniyle oluşan iklim değişikliğinin tetiklediği ve geri dönüşüm etkileri çok tehlikeli olabilecek bir doğa olayı olabilir. Nature dergisinde yayınlanan bir araştırmaya göre, yalnızca Kuzey Kutbu’ndaki permafrostta tahminen 1.400 gigaton karbon var ve bu karbon beklenenden daha hızlı salınmaktadır. Bu, Sanayi Devrimi’nin başlangıcından bu yana insanoğlunun saldığı miktarın yaklaşık dört katıdır ve bu onu dünyanın en büyük karbon yutaklarından biri yapar. Eğer serbest bırakılırsa, bu karbonun iklim değişikliğinin gelecekteki etkilerini daha iyi anlamak için bilim insanlarının kullandığı küresel çıktıya dâhil edilmesi gerekir. Ayrıca permafrost erirken daha fazla sera gazı salınırsa, ısınma sıcaklıkları hızlanır ve daha fazla gazın salınmasına, daha fazla permafrost erimesine vb. yol açar.
Virüsler ve Bakteriler
Bazı organizmalar buzda korunarak binlerce yıl yaşayabilir. Koşullar ideale yakındır soğuk, karanlık ve düşük oksijenli ortamlar, bu mikroskobik hücrelerin bazılarının hayatta kalabileceği anlamına gelir. Permafrost içinde donmuş olan virüsler, mantarlar ve bakteriler, eriyen su yoluyla su kaynaklarına akıtıldıklarında aktif hale gelebilirler. Bu, 2016 yılında, 75 yıldır permafrost’ta gömülü olan şarbon taşıyan bir ren geyiğinin çözülmesiyle gerçekleşmiştir. Plos One dergisinde yayınlanan bir araştırmaya göre, şarbon su kaynağına girmiş ve düzinelerce kişi hastalanmış, genç bir çocuğun ölümüne neden olmuş ve binlerce ren geyiği de telef olmuştur. 1918 İspanyol gribi virüsü Alaska’da bulunan bozulmamış cesetlerde de bulunmuştur ve hatta 40.000 yıllık solucanlar bile dondurulduktan sonra hayata dönmüşlerdir. Permafrost’ta gizlenen eski virüslerden ve bakterilerden oluşabilecek kirlenmenin tam boyutu bilinmemektedir.
Ekonomik Etki
Permafrost’un eridiği bölgelerde yaşayan eskimolar gibi yerli halklar için, hâlihazırda meydana gelen ve önümüzdeki yıllarda meydana gelecek binlerce çökme ve termokarst toprak kayması nedeniyle yiyecek bulmak giderek zorlaşacaktır. Bu yeryüzü şekli değişiklikleri, çöküş yoluyla deniz kıyılarını, akarsuların nasıl ve nerede aktığını değştirebilirken, göllerin boşalmasına neden olabilir. Tüm bu fenomenler, insanların bağımlı olduğu bölgedeki vahşi yaşam için de olumsuz sonuçlar doğurabilir. Permafrost erime aynı zamanda yeniden inşa edilmesi veya terk edilmesi gereken bina ve yolların çökmesine, ayrıca petrol ve gaz sondajından petrol boru hatlarına, istikrarlı bir zemine ve güvenilir bir su kaynağına bağlı diğer herhangi bir iş veya topluluğa kadar her türlü ticari faaliyete neden olur. Bu geniş etkisi nedeniyle, eriyen permafrost’a atfedilecek kesin para miktarını tahmin etmek zordur.
Diğer Sonuçlar
Permafrost’un erimesi, muhtemelen binlerce yıldır gömülü olan eski uygarlıkların, hayvanların ve Dünya tarihinin kalıntılarını ortaya çıkaracaktır. Uzak bir bölgede 3.000 yıllık bir Sibirya prensinin mezarı keşfedilmiştir, o zaman ve yeri inceleyen arkeologlar için bu büyük bir nimettir.
Kaynakça:
nrdc.org/stories/permafrost-everything-you-need-know
gi.alaska.edu/alaska-science-forum/permafrost-near-equator-hummingbirds-near-subarctic
nsidc.org/cryosphere/frozenground/whereis_fg.html
pubs.usgs.gov/gip/70039262/report.pdf
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu