İng. Permafrost
Permafrost terimi ilk kez Alaska Otoyolu’nun 1942-1943 yıllarındaki inşaatı sırasında mühendislere jeoloji ve zemin hakkında danışmanlık yapan S. W. Muller tarafından kullanılmıştır.1, 2 Devamlı donmuş zemin olarak da tanımlanan permafrost, en az iki yıl veya daha uzun süre donma noktasının altında bir sıcaklığın olduğu, yer yüzeyinin altındaki değişken derinlikteki toprak, sediman veya anakayadan oluşan zeminlere verilen addır.3, 4 Permafrost, yıl boyunca, çoğunlukla da yüzyıllar, binyıllar ve daha uzun süreler boyunca 0 °C’de veya altında bir sıcaklıkta kalan herhangi bir litosferik yüzey altı tabakası olarak tanımlanır.5 Yaz aylarında eriyen ve aktif katman olarak adlandırılan toprak, bu tabakayı örter. Toprak veya sedimanlardan oluşan bu örtünün kalınlığı yıldan yıla değişmekle birlikte kutup bölgelerinde çok daha ince (cm ölçeğinde), kutup bölgesi dışında kalan yerlerde ise daha kalın (1 m veya daha fazla) olmaktadır.2 Öte yandan permafrost katmanının kalınlığı kutup bölgelerinde 600 metreyi aşmakta, kutup bölgesi dışındaki dağlık alanlarda ise onlarca metreyi bulabilmektedir.2 Devamlı donmuş zemin olayı aynı zamanda devamlı donmuş toprak olarak da bilinir. Kalıcı olarak donmuş zemin, doku, sertlik derecesi, su içeriği veya litolojik karaktere bakılmaksızın, yalnızca sıcaklık değeri üzerinden tanımlanır.3 Mevsimsel olarak donmuş zemin içindeki buz, çeşitli şekillerde ortaya çıkar. Permafrost içindeki buz miktarı buz bakımından zengin permafrost ile serbest sıvı su veya buz içermeyen kuru permafrost arasında farklılık gösterir. Buz zengini permafrost, alt tabakanın dona karşı duyarlı olduğu ve buz büyümesi için bol miktarda nem olduğu veya buzul buzunun gömülü olduğu yerlerde meydana gelme eğilimindedir.6 0 °C’nin altında olan ancak çimentolama maddesi olarak buz içermeyen zemin, kuru permafrost olarak adlandırılır. Kuru permafrost genellikle kumlu veya kolayca drene olan diğer iri taneli kırıntılı materyalin olduğu Antarktika gibi yerlerde görülür. 2, 3
Permafrostun yeryüzündeki dağılışı atmosfer-yeryüzü sınırındaki enerji alışveriş süreçleri tarafından şekillendirilir ve bu nedenle küresel iklim koşulları tarafından düzenlenir. Bölgesel ve yerel ölçekte ise topoğrafya, kar örtüsü, bitki örtüsü ve sedimanlar bu enerji değişim süreçlerini düzenler.7 Bu durum kutuplarda, kutup çevrelerinde ve yüksek dağlarda permafrostun geniş sahalara yayılmasına neden olur. Permafrost yeryüzündeki karaların yaklaşık 20 milyon km²’sini kaplar ve bu alanın dörtte üçünü yüksek enlemler, geri kalanını yüksek dağlar oluşturur.8, 9 Arktik Okyanus’un çevresindeki karalar permafrostun en geniş alana yayıldığı yerdir.3 Kuzey Yarım Küre’deki karaların %24 ’ü permafrost koşulları altındadır.10 Permafrost alansal yayılışa, yeryüzeyini kapladığı orana göre sınıflandırılmıştır. Bir yerde %90 ve üstü oranda permafrost yayılışı varsa kesintisiz/sürekli permafrost, %50-90 oranında ise kesintili/süreksiz permafrost, %10-50 oranında ise dağınık/seyrek permafrost ve %10 ’dan azsa izole yamalı permafrost olarak adlandırılmaktadır.7, 11
Permafrost erimesi, daha önce donmuş toprakta depolanmış karbonu serbest bırakarak iklim değişikliği üzerinde etkiye yol açabilir.12 Öte yandan suyun 0 °C derecede donarak katı hâle geçmesi hacminin yaklaşık %9 artmasına ve toprağı yükseltmesine sebep olmaktadır. Bu durum don kabarması olarak adlandırılır.2 Ayrıca buz bakımından zengin permafrostun çözülmesi termokarstik yer şekillerinin yaygın bir şekilde gelişmesini tetikler.13 Permafrost erimesine bağlı gelişen çökme gibi termokarstik oluşumlar ve don kabarması insan yapıları olan yol ve binalara zarar vermektedir.
