永久凍土廣泛分布于地球表面，占地球陸地表面的20%，即2500萬平方公里；在北半球尤為豐富，主要存在于高緯度地區，其余的則分布在高海拔山地。永久凍土的定義包括溫度和時間兩個要素，指下層至少在一年內溫度從未超過0℃的地區。永久凍土中可能有冰也可能沒有。

圖片環北極永久凍土和地面冰況圖 圖源：wikipedia

位于北極的斯瓦爾巴群島永久凍土層下，可能有數百萬立方米的甲烷。甲烷是一種強效溫室氣體，自工業革命以來，甲烷對全球氣溫上升的貢獻率約為30%，快速持續地減少甲烷排放是限制近期變暖和改善空氣質量的關鍵。

甲烷在大氣中的壽命比二氧化碳短得多，大約12年，但它在大氣中吸收的能量要多得多。此外，甲烷會產生地面(對流層)臭氧，這是一種危險的空氣污染物。

甲烷在斯瓦爾巴群島廣泛存在，然而它并不均勻或連續。由于洋流的影響，斯瓦爾巴群島的西部更溫暖，所以那里的永久凍土往往更薄，可能更零散。

之前的研究對最上層的永久凍土層進行了很好的研究，但其底部的過程和底層地質的影響在很大程度上被忽視了。一個多世紀以來，在斯瓦爾巴特群島的永久凍土中進行的煤炭、碳氫化合物和科學鉆探表明，永久凍土底部的甲烷聚集是普遍存在的。

目前，科學家們已經了解到，這些聚集存在于整個斯瓦爾巴群島的幾個地層層段中，并顯示出熱成因和生物成因。這些氣體與相對較年輕的永久凍土相結合，證明了在整個斯瓦爾巴群島正在進行遷移。該研究發表于《地球科學前沿》。

甲烷可在永久凍土層的冷封層下遷移并逃逸。大規模的泄漏可能會造成氣候變暖循環，導致甲烷排放量飆升：氣候變暖使永久凍土融化，導致更多的氣體逸出，從而使更多的永久凍土融化并釋放更多的氣體。

由于斯瓦爾巴群島的地質和冰川歷史與北極地區的其他地區非常相似，這表明亞永久凍土層的甲烷積累在該區域內是普遍的，這些遷移的甲烷沉積物很可能存在于北極的其他地方。

研究顯示，在低地地區，永久凍土是冰飽和的，并在低地地區充當氣體密封層；而在高地地區，永久凍土則更為復雜，往往是干燥且具有滲透性。下面的巖石通常是化石燃料的來源，釋放出的甲烷被永久凍土封鎖。然而，即使在有連續永久凍土層的地方，某些地理特征也可能使甲烷逸出。

永久凍土層的底部由于難以接近而難以研究。近年來，很多公司為了尋找化石燃料而在永久凍土中鉆了許多井。研究人員利用商業和研究井的歷史數據繪制了斯瓦爾巴群島的永久凍土層地圖，并確定了永久凍土層的甲烷聚集和遷移情況。

研究已經表明，隨著氣候變暖，永久凍土的活躍層，即上層一到兩米季節性融化和重新凍結的層，正在不斷擴大。然而，對于更深的永久凍土是如何變化目前知之甚少。

如果持續凍結的永久凍土變得越來越薄且更不均勻，這些甲烷可能會更容易遷移和逃逸，并加速全球變暖，加劇氣候危機。

文：Sara 審：Daisy

參考資料：

frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2023.1277027/full

https://www.encyclopedie-environnement.org/zh/sol-zh/permafrost/

https://www.iea.org/reports/global-methane-tracker-2022/methane-and-climate-change

Birchall, T., Jochmann, M., Betlem, P., Senger, K., Hodson, A., & Olaussen, S. Permafrost Trapped Natural Gas in Svalbard, Norway.Frontiers in Earth Science, 11, 1277027.

來源: 海洋與濕地