Denne illustration fra artiklen viser placeringen af temperatursensorer på Dalton Highway-forskningsstedet. Kredit:Dronefoto af Soraya Kaiser; illustration distribueret under Creative Commons 4.0 International
veje, broer, rørledninger og andre typer infrastruktur i Alaska og andre steder i Arktis vil forringes hurtigere end forventet på grund af planlæggernes manglende evne til at redegøre for strukturernes påvirkning af tilstødende permafrost, ifølge forskning fra University of Alaska Fairbanks Geophysical Institute permafrostekspert og andre.
Forskerne siger, at planlæggere skal redegøre for de sideværts konsekvenser af deres projekter ud over den sædvanlige fremskrivning af de direkte top-down-effekter.
Fundet blev præsenteret i et papir den 31. maj i Kryosfæren , en publikation fra European Geosciences Union.
UAF Geophysical Institute geofysikprofessor Vladimir Romanovsky er blandt de 13 forfattere af papiret. Hovedforsker for projektet er Thomas Schneider von Deimling fra Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar- og Havforskning i Potsdam, Tyskland.
Forskningen fokuserede på en del af Dalton Highway på Alaskas nordlige skråning omkring 10 miles syd for Prudhoe Bay oliefelterne. Sensorer overvågede temperaturen syv steder, tre vest for motorvejen og fire mod øst.
Forskerne fandt ud af, at top-down optøning ikke er begrænset til området under vejoverfladen. De fandt i stedet for, at optøning breder sig udad, fører til destabilisering af dæmningen og undergrunden, og at det er forårsaget af dannelsen af taliks - områder af jorden, der er optøet og forbliver ufrosset året rundt - under en vejbanes tå, den forberedte zone ved bunden af volden og støder op til det naturlige terræn.
Resultatet, forfatterne skriver, er en accelererende tøhastighed og tidligere end forventet vejfejl – og en advarsel om, at andre typer arktisk infrastruktur såsom rørledninger, brændstoftanke og lufthavne vil svigte hurtigere end forventet.
Dette diagram modellerer en halv vej i tværsnit fra vejmidten til den tilstødende tundra. Grafikken illustrerer underopdelingen i fire strukturelle enheder (vejcenter, skulder, tå og tundra). Det grålige område med sorte prikker repræsenterer vejdæmningen. Den lyseblå skygge angiver potentiel maksimal snehøjde. Det mørkeblå område illustrerer tjernet ved siden af vejen. Kredit:Billede distribueret under Creative Commons 4.0 International
Permafrost jorden synker, når den tøer op, fordi meget af dens bulk kommer fra is enten blandet i jorden eller frosset i rene aflejringer. Feltarbejdet og den efterfølgende computermodellering af en grusvej bygget på kontinuerlig permafrost viste, at en langsom og gradvis optøning vil føre til en accelereret "og sandsynligvis irreversibel permafrostnedbrydning", og at "vejsvigt er uundgåeligt, når et kritisk niveau af jordopvarmning er nået , "fravær omfattende jordafkølingsforanstaltninger, skriver forfatterne.
Forfatterne skriver også, at deres resultater viser en mangel i andre infrastrukturrisikovurderingsmetoder, som ikke i tilstrækkelig grad fanger ændringer i permafrosten og ikke analyserer samspillet mellem infrastrukturen og den tilstødende jord.
Disse mangler gør de nuværende skøn over infrastrukturfejldatoer unøjagtige.
"Du kan ikke tage tomme beslutninger, når du har med permafrost at gøre, sagde Romanovsky, mangeårig permafrostforsker. "Du skal altid være mere specifik omkring regionen, om mængden af is i permafrost og om selve infrastrukturen. Og når du tager alt dette i betragtning - og klimaforandringer - kan du træffe en meget mere uddannet beslutning."
Forskningen vil vise sig mere gavnlig i planlægningen af nye veje end i vedligeholdelsen af eksisterende veje, der kan ikke gøres meget for at ændre deres oprindelige konstruktion. Forskningen vil bl. imidlertid, give transportledere en bedre idé om, hvornår eksisterende veje sandsynligvis vil fejle, sagde Romanovsky.
"Transportministeriet kan ved at bruge disse resultater, forstå, hvor meget de skal planlægge at bruge for at holde vejene i god stand, " sagde han. "De har en god idé på kort sigt, men de ved ikke, hvad de skal forvente, sige, 10 år fra nu, hvor permafrosten vil være endnu mere sårbar, end den er lige nu, og hvordan denne optøningsproces vil fortsætte."
Forfatterne afslutter med at sige, at det er "afgørende at overveje klimaændringseffekter ved planlægning og konstruktion af infrastruktur på permafrost, da en overgang fra en stabil til en meget ustabil tilstand godt kan forekomme inden for infrastrukturens levetid (ca. 30 år)."
De tilføjer, at deres fokus på Dalton Highway illustrerer, at "en sådan overgang kan endda forekomme i det kommende årti for infrastruktur bygget på kontinuerlig permafrost, der viser kolde og relativt stabile forhold i dag."