Ett team av Skoltech-forskare har publicerat en serie med tre artiklar som behandlar olika aspekter av hur salt från havsvatten och andra salter tränger in i frusen jord som innehåller gashydrater - isliknande kristaller som består av vatten och gas, mestadels metan. Denna så kallade saltmigrering påverkar hastigheten med vilken permafrosten smälter när den globala uppvärmningen går framåt. Att ta hänsyn till den processen är därför nödvändigt för korrekt klimatförändringsmodellering. Forskningsresultaten rapporteras i artiklar daterade 27 juni och 9 juli i tidskriften Geosciences , och i tidningen den 5 juli i Energy &Fuels .

"De för närvarande använda matematiska modellerna av naturlig och mänskligt orsakad permafrostnedbrytning tenderar att försumma saltmigrering," kommenterade ledande forskare Evgeny Chuvilin från Skoltech, projektets huvudutredare. "Men både det naturliga intaget av havssalt och de kemiska lösningar som används vid brunnsborrning sänker temperaturen vid vilken permafrosten börjar smälta, vilket påskyndar dess nedbrytning. Så saltmigrering måste tas hänsyn till, och det är just därför vi studerar det. i minsta detalj."

En av de tre artiklarna undersöker hur trycket som utövas på frusen jord under saltmigrering påverkar nedbrytningen av hydratfri och hydratmättad permafrost (båda typerna innehåller även is och kvarvarande ofruset vatten). Experiment med modelljord, som kontrollerade de andra faktorerna som påverkade saltjonöverföringen, indikerade att det stigande trycket inte hade någon signifikant effekt på saltmigrationen i — och nedbrytningshastigheten för — hydratfri permafrost. Men när jorden väl var mättad med hydrater påverkade deras närvaro saltdiffusion, och sådan permafrost visade sig vara mycket känslig för tryckvariationer. En sänkning av trycket ledde nämligen till snabbare saltmigrering och en ökning av trycket minskade jonöverföringshastigheten och saktade ner upptining.

I en annan studie övervägde teamet ytterligare tre faktorer som potentiellt påverkar samma process:omgivningstemperatur, saltkoncentration och saltets kemiska sammansättning. Experimentet visade att vid progressivt lägre temperaturer (endast minusnivån beaktades) fördröjdes saltmigrationen alltmer. Även om denna effekt i allmänhet var att vänta, är detta första gången dess omfattning har uppskattats kvantitativt på frusna jordprover. Vid högre saltkoncentrationer tog det mindre tid för jonerna att tränga in i jorden. När det gäller saltsammansättningen var migrationen mer aktiv för klorider än sulfider, och observerades även sakta ner i följande progression, med början med den mest "rörliga" metalljonen magnesium, ner till natrium, kalcium och slutligen kalium vid den långsammare slutet av spektrumet.

Slutligen, den tredje delen av forskningen involverade att omge det kubiska provet med ett antal temperatursensorer för att upptäcka hur den rumsliga fördelningen av temperaturen i den frusna jorden förändrades på grund av saltmigration. När experimentet fortskred uppstod ett ojämnt temperaturfält. Anledningen till detta är att de regioner där salt redan har trängt in börjar tina tidigare, och upptining förbrukar värme. Denna effekt är flera gånger mer uttalad för den hydratmättade permafrosten, som har att göra med gashydratnedbrytning under saltmigrering. Kylningseffekten sätter in snabbare och det tar längre tid för det ursprungliga temperaturfältet att återhämta sig.

"Fynden av vår experimentella modellering erbjuder ett nytt perspektiv på processerna som är involverade i intrapermafrost-gashydratdissociation under villkoren för saltmigrering och saltmigrationens bidrag till permafrostnedbrytning inför klimatförändringarna på jorden," avslutade Chuvilin. + Utforska vidare

Studie visar hur permafrost frigör metan i det värmande Arktis