آریا بانو - ایسنا / رئیس مرکز پیشبینی زلزله پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله با تشریح پیامدهای ذوب یخچالها و لایههای منجمد دائمی، گفت: کاهش تودههای یخی با تغییر فشار وارد بر پوسته زمین میتواند تعادل مکانیکی دامنههای کوهستانی را برهم بزند و خطر زمینلغزش، سیلابهای ناگهانی و برخی مخاطرات مرتبط با سامانههای آتشفشانی را افزایش دهد.
یخچالهای طبیعی و لایههای منجمد دائمی کوهستانی، تنها تودههایی از یخ در ارتفاعات و عرضهای جغرافیایی بالا نیستند؛ این تودههای یخی با وزن خود بر سطح زمین فشار وارد میکنند و در پایداری دامنههای کوهستانی، وضعیت آب در حوضههای یخچالی و حتی توزیع جرم در سامانه زمین نقش دارند. از این رو، افزایش دمای زمین و عقبنشینی شتابان یخچالها میتواند فراتر از پیامدهای اقلیمی و افزایش سطح آب دریاها، تعادل مکانیکی بخشهایی از پوسته زمین را نیز تغییر دهد.
ذوب پرمافراست و کاهش ضخامت یخچالها میتواند با کاهش فشار وارد بر سنگها، افزایش آب حاصل از ذوب و تغییر فشار آب در شکافها، برخی دامنههای ناپایدار را مستعد زمینلغزش و ریزشهای سنگی کند. در مناطق کوهستانی نیز شکست سدهای یخی یا دریاچههای شکلگرفته در پی عقبنشینی یخچالها میتواند به ایجاد سیلابهای ناگهانی منجر شود؛ در حالی که در برخی مناطق آتشفشانی، کاهش بار یخی و تغییر فشار میتواند بر شرایط ذوب سنگها و سامانههای ماگمایی اثر بگذارد.
در مقیاس جهانی، ذوب یخهای قطبی و انتقال آب ذخیرهشده در یخچالها و صفحات یخی به اقیانوسها، توزیع جرم در سطح زمین را نیز دستخوش تغییر میکند. این مجموعه تغییرات نشان میدهد که کاهش تودههای یخی صرفاً یک نشانه از گرمایش زمین نیست، بلکه میتواند زنجیرهای از فرایندهای ژئوفیزیکی، هیدرولوژیکی و زمینشناختی را فعال یا تشدید کند؛ موضوعی که مهدی زارع، رئیس مرکز پیشبینی زلزله پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله، در گفتوگو با ایسنا به تشریح ابعاد آن پرداخته است.
ذوب یخچالها چگونه زمین را ناپایدار و خطر سیلاب و زمینلغزش را بیشتر میکند؟
مهدی زارع، با اشاره به رخداد زمینلغزش و سیلاب بزرگ در مرز نپال و تبت در ۲۶ اوت ۲۰۲۶، این رخداد را ناشی از عقبنشینی سریع یخچالها و بیثباتی حرارتی کوهستان دانست و اظهار کرد: این رخداد نشان داد که چگونه ذوب یخچالها میتواند به فجایعی با تلفات بالا منجر شود؛ تخریب لایه منجمد دائمی یا "پرمافراست" (یخبندان دائمی) در دامنههای مرتفع کوهستان و صخرههای شیبدار، به معنای از دست رفتن چسب یخی است و اتصال میان بخشهای مختلف دامنه را که در آن یخ مانند یک سیمان ساختاری عمل میکند، از بین میبرد.
زارع ادامه داد: با افزایش دمای منطقهای و جابهجایی آستانه انجماد صفر درجه به سمت ارتفاعات بالاتر، تقریبا ۱۰۰ متر در هر دهه در هیمالیا، این لایه منجمد دائمی در حال ذوب شدن است. در چنین شرایطی، تنش طبیعی موثر در گسلها یا صفحات اتصال کاهش مییابد و دیوارههای سنگی بدون تکیهگاه و بیش از حد شیبدار، در نهایت ممکن است دچار شکست ساختاری شوند و میلیونها متر مکعب یخ معلق و سنگ بستر را بهطور همزمان آزاد کنند.
رئیس مرکز پیشبینی زلزله پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله با تاکید بر اینکه فروپاشی یخچالی در نپال ناشی از ذوب شدن لایه منجمد دائمی و پسروی یخچال طبیعی بوده است، ادامه داد: در پی آن، یک رخداد لرزهای با بزرگای ۵.۲ نیز ثبت شد. ضمن آنکه سیلاب نیز زیرساختهای مرزی را تخریب کرد و بیش از ۱۳۰۰ کشته بر جای گذاشت.
زارع با اشاره به نمونه دیگری از این نوع رخدادها گفت: در فاجعه چامولی هند در سال ۲۰۲۱، بهمن سنگ ـ یخ ناشی از بیثباتی حرارتی سطوح سنگی مرتفع رخ داد و جریان آوار ناشی از آن به تخریب دو سد بزرگ برقآبی در پاییندست منجر شد و حدود ۲۰۰ نفر جان خود را از دست دادند.
وی تاکید کرد: از بین رفتن یخ، تعادل مکانیکی لیتوسفر را تغییر میدهد. ترکیبی از تخلیه عمودی ـ جانبی، ذوب شدن لایههای منجمد دائمی و افزایش فشار آب میانبافتی، مقاومت برشی دیوارههای کوه را کاهش میدهد و میتواند مستقیماً به فجایع بزرگ زمینلغزش و سیلاب منجر شود.
زارع در ادامه با اشاره به تغییرات شکل زمین، اظهار کرد: در حدود سال ۱۹۹۸، اندازهگیریهای ماهوارهای نشان داد که برآمدگی استوایی زمین دوباره رو به افزایش گذاشته است. این موضوع به معنای جابهجایی جرم از قطبها به سمت استوا بود.
وی افزود: اصلیترین توضیح برای این پدیده، ذوب یخچالهای مناطق نزدیک به قطب و تغییرات در گردش آب اقیانوسها است. آبی که پیش از این در عرضهای جغرافیایی بالا به شکل یخ محبوس بود، اکنون وارد اقیانوسها میشود و به سمت استوا توزیع میشود؛ فرآیندی که موجب افزایش پهنای استوایی سیاره میشود.
زمینلغزش و سیلاب ناشی از فروپاشی یخچالی
رئیس مرکز پیشبینی زلزله پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله ادامه داد: برخی پژوهشها نشان میدهند که این روند پس از سال ۲۰۰۵ شتاب گرفته است. این دو تغییر، بخشی از یک فرآیند واحد و جهانی بازتوزیع جرم در سیاره زمین هستند. ذوب شدن یخهای قطبی، منشأ آبی است که در ناحیه استوا انباشته میشود.
زارع توضیح داد: با بالا آمدن یا بازگشت پوسته زمین، سیاره ما در ناحیه استوا اندکی «قطورتر» و در درازمدت در نواحی قطبی «سبکتر» میشود. در مقایسه با دوره پیش از سال ۲۰۰۰، یعنی دوره ۱۹۵۰ تا ۲۰۰۰، مهمترین تغییر، معکوس شدن روند «پخی» زمین یا همان برآمدگی استوایی است.
زارع خاطرنشان کرد: اگرچه بالا آمدن نواحی قطبی فرآیندی مداوم است، اما سرعت آن در برخی مناطق به دلیل ذوب اخیر یخها افزایش یافته است.
این محقق حوزه مخاطرات به پیامدهای حذف تودههای یخی بر فعالیتهای زمینشناختی اشاره کرد و یادآور شد: حذف روباره یخ، فشار لیتواستاتیک بر محفظههای ماگمای زیریخچالی و مناطق مذاب گوشته بالایی را کاهش میدهد. کاهش فشار روباره، نقطه ذوب سنگهای گوشته را کاهش داده و موجب «ذوب ناشی از کاهش فشار» میشود و در عین حال به گازهای محلول در محفظههای ماگما اجازه میدهد منبسط شوند.
وی افزود: در سامانههایی مانند نوارهای آتشفشانی ایسلند، عقبنشینی یخچالهای طبیعی بهطور مستقیم با افزایش نرخ تولید ماگما و فورانهای انفجاری شدید ناشی از انبساط سریع گاز مرتبط است.
زارع ادامه داد: گرمای آتشفشانی یا زمینگرمایی در زیر کلاهکهای یخی نازکشده نیز میتواند فورانهای زیریخچالی را تحریک کند و حجم عظیمی از یخ محبوسشده در پشت سدهای یخی را ذوب کند. شکست این سدها در ادامه میتواند موجب شکلگیری سیلابهای ناگهانی، فاجعهبار و پرسرعت در درههای رودخانهای شود.
رئیس مرکز پیشبینی زلزله پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله با اشاره به پیامدهای جابهجایی جرم از عرضهای جغرافیایی بالا به اقیانوسها، اظهار کرد: جرم منتقلشده از عرضهای جغرافیایی بالا و قطبها به اقیانوسها، تحت تأثیر نیروهای گریز از مرکز ناشی از چرخش زمین، در اطراف خط استوا بازتوزیع میشود و موجب افزایش غیریکنواخت سطح دریا و طغیان دائمی میشود.
وی تصریح کرد: افزایش سطح دریا مانند پر شدن یکنواخت یک وان آب نیست. از دست رفتن جاذبه گرانشی در نزدیکی صفحات یخی قطبی در حال ذوب باعث میشود آب اقیانوس از قطبها به سمت مناطق استوایی و عرضهای جغرافیایی میانی جریان یابد.
زارع خاطر نشان کرد: در چنین شرایطی، رشتهکوههای ساحلی کمارتفاع و کشورهای جزیرهای با خطر زیرآبرفتگی شدید و سیلابهای جزر و مدی مواجه میشوند. همچنین تغییرات دینامیکی در توپوگرافی سطح اقیانوس میتواند موج طوفانهای سیکلونهای گرمسیری را تشدید کند، زیرساختهای ساحلی را در معرض آبگرفتگی قرار دهد و موجب نفوذ گسترده آب شور به سفرههای آب شیرین شود.
سونامیهای ناشی از کرایوسفر
وی در ادامه به خطر زمینلغزشهای عظیم و فروپاشیهای سونامیزای ناشی از تخریب «کرایوسفر» یا یخکره اشاره کرد و گفت: ذوب لایه منجمد دائمی و عقبنشینی یخچالهای طبیعی باعث تخلیه بار از صخرههای آلپی میشود، در حالی که افزایش سطح دریا و تغییر تنشهای پوستهای میتواند دامنههای دریایی را بیثبات کند.
زارع ادامه داد: بهمن سنگی و بهمنهای آواری نیز در پی تخلیه بار در پایه درههای شیبدار و بر اثر شکست مکانیکی توده سنگ رخ میدهند. دیوارههای ضعیفشده درهها ممکن است فرو بریزند، جوامع را مدفون کنند و مسیر رودخانهها را مسدود کنند. در چنین شرایطی، دریاچههای ناپایدار با سدهای ایجادشده بر اثر رانش زمین شکل میگیرند که مستعد شکست فاجعهبار هستند.
وی افزود: زمینلغزشهای زیردریایی سونامیزا در مناطقی مانند گرینلند یا آلاسکا نیز میتوانند موجب شکلگیری مگاسونامیهایی با ارتفاع خیزش آب از چند ده متر تا صدها متر شوند.
رئیس مرکز پیشبینی زلزله پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله با اشاره به تأثیر ذوب سریع یخچالهای امروزی بر این فرایندها، گفت: کاهش توده یخ موجود موجب بالاآمدگی فوری و ارتجاعی زمین میشود؛ بهطوری که در مناطقی مانند یخچال «هلهایم» در گرینلند، جابهجایی زمین طی یک دوره چهار ساله به حدود ۶ سانتیمتر رسیده است.
وی تصریح کرد: همزمان با بالا آمدن قطبها، برآمدگی استوایی زمین نیز در حال گسترش است. این موضوع از آن جهت اهمیت دارد که روندی را که طی دههها مشاهده میشد، معکوس کرده است. طی سالها، زمین بهتدریج کرویتر میشد و بازجهش پسایخچالی، توده جرم را به سمت قطبها جابهجا میکرد و برآمدگی استوایی یا همان حالت پهنشدگی زمین در ناحیه استوا رو به کاهش بود.