在中國(guó)的莽莽群山間，一條孤道蜿蜒曲折地通向西藏。這條千余公里長(zhǎng)的青藏公路時(shí)不時(shí)地承擔(dān)起該地區(qū)85%的貨物運(yùn)輸。但是，青藏公路的底下卻是流沙?；蛘?，更確切地說，青藏公路建造在正在融化的大地之上。高速公路下方的永久凍土正在融化，導(dǎo)致地形下陷，進(jìn)而會(huì)使得道路本身扭曲變形。有些高速公路的瀝青路面上已經(jīng)出現(xiàn)大裂縫。在其他地方，地表下方的褶皺使得路面也像波浪一般高低起伏。

　　全球永凍層逐漸融化后，建造在其上的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和柏油馬路正在變形開裂。

　　一直以來，研究這些變化的中國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)，凍土層的融化速度正在加快，青藏公路和其他道路的累積損壞也在加速。2020年4月份發(fā)表的一篇論文指出，隨著未來百年內(nèi)，凍土層融化加速，負(fù)責(zé)世界這一地區(qū)的道路修筑和維護(hù)的工程師們將面臨“重大的工程挑戰(zhàn)”。鐵路工程師也將面臨類似問題。

　　在這片地區(qū)——和其他所有氣候寒冷的地方，已經(jīng)存在數(shù)千年的永凍層正在慢慢融化滲入溫暖的大地。建造在永凍層上方的建筑、道路、鐵路和管道正日益面臨損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

　　永凍層融化會(huì)為整個(gè)世界帶來危險(xiǎn)，因?yàn)榇鎯?chǔ)在其中的大量碳元素會(huì)在永凍層融化后進(jìn)入大氣。但是，在短期內(nèi)，居住在寒冷地帶的人們可能會(huì)最先感受到永凍層融化帶來的影響，因?yàn)楸睒O和高山地區(qū)的氣候變暖趨勢(shì)正在加快。

　　許多世紀(jì)以來，生活在寒冷地區(qū)的土著居民早已學(xué)會(huì)適應(yīng)周圍氣候。但是，當(dāng)工業(yè)化社會(huì)蔓延到這些偏遠(yuǎn)地區(qū)時(shí)，他們也開始嘗試使用鋼筋混凝土來政征服北極。不幸的是，工業(yè)化加速了氣候變化，讓這些地區(qū)的寒冬不再嚴(yán)寒。

　　已知會(huì)因永凍層融化而遭到損壞的建筑數(shù)量龐大，且種類繁多，包括俄羅斯雅庫(kù)茨克市的公寓墻，有的墻面已經(jīng)開始開裂。俄羅斯的和其他國(guó)家的地下管道，也因?yàn)榈孛娉两刀衅屏训奈ｋU(xiǎn)，嚴(yán)重地可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的石油泄漏事故。再有，比如加拿大西北地區(qū)因紐維克的勝利之母堂。多年來，教堂的神職人員眼看著地面沉降導(dǎo)致建筑變形。

　　工程師如今必須意識(shí)到曾經(jīng)堅(jiān)固的地表，會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)的變現(xiàn)。在這個(gè)過程中，他們也不斷采用創(chuàng)新方法，嘗試?yán)鋮s腳下的地球，從永凍層的大規(guī)模融化中拯救人類建筑。

　　蓋伊·多雷曾親眼目睹了永凍層融化對(duì)當(dāng)?shù)卦斐傻挠绊憽r青路面的裂縫不僅長(zhǎng)而且寬，甚至可以一只腳踩進(jìn)去。就職于加拿大拉瓦爾大學(xué)的多雷，這些年內(nèi)一直在研究永凍層融化對(duì)建筑基礎(chǔ)設(shè)施的影響。他說：“問題很嚴(yán)重。”他又補(bǔ)充說，在加拿大，大約有3000公里到4000公里的道路建筑在永凍層區(qū)域，其中約有一半的公路因?yàn)閮鐾恋娜诨?，而變得越來越不穩(wěn)定。“這些道路需要大量的額外資金去維護(hù)，可惜的是，問題嚴(yán)重的地區(qū)往往資源也十分匱乏。”

　　永凍層融化引起的地面沉降是一個(gè)緩慢漸進(jìn)的過程。假如一小段瀝青路面開裂，你不能簡(jiǎn)單地重鋪一下路面就把問題解決了。隨著地面繼續(xù)沉降，路面損壞會(huì)再次出現(xiàn)，快的話，可能就在一年之后。

　　多雷說，人們?cè)谶@些偏遠(yuǎn)地區(qū)修建道路的時(shí)候，他們已經(jīng)想到地下的凍土融化可能會(huì)影響道路的穩(wěn)定性。因此，二十世紀(jì)中葉的工程師通常會(huì)在修路前，在冰凍的地基上撒上沙礫。這些沙礫可以起到阻隔凍土的作用，使得永凍層上升到更高水平，進(jìn)而穩(wěn)定地形。但是，在有些地方，由于凍土融化太多，這些緩沖沙礫不再有效。

　　多雷說：“眼下，曾經(jīng)從未融化的古老凍土層正在逐漸瓦解。”

　　育空河附近阿拉斯加公路旁的沉積物塌陷。

　　氣候變暖可能是造成這些變化的一個(gè)主要原因，但不是唯一的原因。許多路面鋪澆的深色瀝青會(huì)吸收太陽(yáng)熱量，然后傳遞到地表下面，進(jìn)一步加速凍土融化。

　　損壞通常以局部形式發(fā)生。例如，到目前為止，大約有20%的青藏公路因地面沉降出現(xiàn)累積損壞，而其余部分到目前仍相對(duì)穩(wěn)定。

　　盡管建筑物的占地面積要小很多，但它們也面臨風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)《紐約時(shí)報(bào)》的報(bào)道，在俄羅斯的雅庫(kù)茨克，永凍層融化已導(dǎo)致約1000棟建筑出現(xiàn)沉降和損壞。雅庫(kù)茨克人口約28萬(wàn)，是建筑在永凍層之上的最大城市。

　　位于挪威和北極之間的挪威群島斯瓦巴特群島也出現(xiàn)了類似的情況。最近幾年，當(dāng)?shù)厝瞬鸪藬?shù)百棟木頭房子，因?yàn)樵谂で牡孛嫔希疚萑缃褡兊迷絹碓轿ｋU(xiǎn)。不幸的是，隨著時(shí)間的流逝，這些問題只會(huì)讓人越來越頭疼。

　　2020年，當(dāng)?shù)匮芯咳藛T記錄到斯瓦巴特群島自有記錄以來溫度最高的夏季。挪威極地研究所的極地科學(xué)家金·霍爾門說：“我們看到了前所未有的冰川融化和凍土消融。”

　　或許，使用更加堅(jiān)固的地基或改善建筑結(jié)構(gòu)下方的通風(fēng)情況，可以緩解凍土融化對(duì)建筑物的影響。例如，在一些俄羅斯的小鎮(zhèn)上，三分之一或一半的建筑因永凍層消失受到累積損壞。但是，有的損壞，如果在未來能得到更好的維護(hù)的話，仍是可以避免的。2018年發(fā)表的一項(xiàng)評(píng)估顯示，未來數(shù)年，北極地區(qū)三分之一的基礎(chǔ)設(shè)施建筑將因永凍層融化而面臨危險(xiǎn)。

　　在加拿大北部，有一棟建筑表明，緩解這些壓力十分困難。因紐維克小鎮(zhèn)上的勝利之母堂建于50年前，借鑒了因紐特人的冰屋設(shè)計(jì)理念。負(fù)責(zé)教堂建造的傳教士后來解釋說，教堂的圓柱形狀，旨在在日后凍土凍結(jié)和融化過程中，幫助建筑本身重新分布來自地面的壓力。教堂的下方是一個(gè)堅(jiān)固且巨大的碟形混凝土板，混凝土板下方還鋪了一層沙礫。這在以前，可以在霜凍的時(shí)候保護(hù)建筑。但是隨著越來越多的永凍層融化，如今教堂開始傾斜——就像一艘以水泥為底的船在移動(dòng)土壤的海面上緩緩傾斜。

　　天主教馬更些-史密斯堡教區(qū)的主教約翰·漢森非常熟悉這座教堂。曾經(jīng)，他是這里的牧師，如今這教堂是他署理的教區(qū)的一部分。漢森說，碟狀地基板已經(jīng)開始出現(xiàn)裂縫，教堂地面起伏不平，有的地方隆起甚至堵住了門口。情況已經(jīng)嚴(yán)重到，教堂職員必須每年調(diào)整內(nèi)門，以防止門卡在門框內(nèi)。

　　漢森說：“教堂目前仍在使用，但未來很難說。”

　　他還說，他認(rèn)為氣候變暖確實(shí)導(dǎo)致了凍土融化，但附近建筑物的增加可能加劇了教堂的問題。建筑物越多，地表冷卻的能力就越差。

　　為應(yīng)對(duì)氣候變化，教堂職員已經(jīng)探索了多種方法來調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其適應(yīng)地面沉降的能力，例如用可調(diào)節(jié)的鋼結(jié)構(gòu)柱子取代原先支撐教堂的木柱子。他們還為建筑地面與混凝土地基之間的空隙增加通風(fēng)，以盡可能地降低地下凍土的溫度。當(dāng)?shù)匮芯咳藛T正在密切觀察這些措施，來確定它們是否有效。

　　漢森說，教堂的設(shè)計(jì)證明了早期北極地區(qū)拓荒者的創(chuàng)造性，但也提醒了我們?nèi)驓夂蜃兓膰?yán)重性。漢森說，用技術(shù)重新冰凍地面并穩(wěn)定教堂，理論上是可行的，但教堂沒有那么多的預(yù)算。

　　在北極的其他地方，資金雄厚的公司希望用技術(shù)來保持地面冷凍和穩(wěn)定。比如，有些石油公司安裝了名為“熱虹吸管”的管子，可以讓熱量從地下逸出，從而保持地面寒冷。這樣，支撐石油管道的土壤就不會(huì)發(fā)生位移，破壞管道的完整性。

　　研究人員多雷在加拿大道路上觀察到的裂縫。

　　ConocoPhillips是采用這種方法的公司之一。根據(jù)該公司的描述，這種設(shè)備包含被動(dòng)循環(huán)的液體，可以將熱量從地下帶到地面，以進(jìn)行散熱。1300公里長(zhǎng)的跨阿拉斯加管道系統(tǒng)使用了12.4萬(wàn)個(gè)類似設(shè)備。

　　多雷和他的同事也花了多年時(shí)間，研究各種其他技術(shù)的效果。這些技術(shù)都是為了在全球氣候變暖的情況下，保持地表的低溫。一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是使用具有較大空隙的大石頭來建造路堤。這些空隙也可以起到散熱的作用。

　　2008年到2011年之間，在阿拉斯加高速公路上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，這個(gè)方法可以使永凍層全年保持冷凍狀態(tài)。其他措施，例如使用淺色道路材料造路，用木棚為路堤遮陰等，也可以緩解氣候變暖的影響。

　　一種簡(jiǎn)單的方式是使用具有大孔隙的石頭建造路堤。

　　但是，這些技術(shù)，一旦規(guī)模上去之后，都需要大量的資金和精力。這就意味著，在造路的時(shí)候，這些技術(shù)并非總是可行的選擇。在青藏高原，人們便采用了各種各樣的創(chuàng)新方法。沿著經(jīng)過多年凍土區(qū)的共和-玉樹高速公路，向東到青藏公路，空氣正通過多孔巖石層和通風(fēng)管道將路基下方的熱量帶到路面，從而冷卻地下凍土。

　　研究人員在2020年的研究報(bào)告中寫道：“基于多年的觀察，這些緩解方法似乎效果明顯。”

　　多雷說，他有時(shí)候聽到人們說，永凍層的融化造成的損壞不會(huì)長(zhǎng)期存在，因?yàn)檫@些地區(qū)的凍土很快就會(huì)全部融化，之后地面就會(huì)永遠(yuǎn)保持穩(wěn)定。但實(shí)際上，凍土的融化是一個(gè)極其緩慢的過程。他說：“至少未來三十年內(nèi)，永凍層不會(huì)全部消失。”實(shí)際上，與永凍層有關(guān)的工程問題或許會(huì)在未來百年內(nèi)持續(xù)存在?？紤]到與氣候變化加速和永凍層全部消失的相關(guān)后果，沒人會(huì)希望這一天真的到來。

　　只要全球氣候繼續(xù)變暖，深埋在地下的凍土就會(huì)不斷融化，并進(jìn)而破壞其上的建筑物，道路和鐵路。這個(gè)情況已經(jīng)發(fā)生了好幾年。除非我們能夠找到辦法扭轉(zhuǎn)局面，否則凍土繼續(xù)融化將帶來更為嚴(yán)重的后果。（勻琳）