מים נט פורטל מקצועי למים.
על הפסגות האדירות של העולם, בתנאי קור קיצוני וחמצן מועט, מדען ישראלי חוקר את הקשר בין הפשרתן של קרקעות קפואות באזורי ההרים הגבוהים עקב משבר האקלים לבין התרחשותן של מפולות סלעים מסוכנות
פרסום
ב-30 ביוני 2005 ב-03:00 לפנות בוקר, רעש אדיר החריד את דממת הלילה בעיירת הסקי שאמוני (Chamonix) שלמרגלות רכס המון-בלאן המפורסם שבאלפים הצרפתים. רצף של מפולות סלעים גדולות בהר הדרו (Drus) הסתיים במפולת ענק, שמוטטה את ה"בונאטי פילאר" (Bonatti pillar) – עמוד סלע גרניט באורך 1000 מטר שאיתגר מטפסי הרים במשך עשרות שנים. כ-300 אלף מטרים רבועים של סלע התמוטטו ברגע. קריסתו של הסלע האייקוני הפנתה את תשומת הלב של רבים לבעיה שהחלה לתת אותותיה, ושאותה אני חוקר כיום – השפעת משבר האקלים על יציבותם של רכסי הרים גבוהים.
כדי להבין את הקשר בין עליית הטמפרטורות העולמית לבין מפולות סלעים, צריך להכיר את אחד השמות החמים (או יותר נכון קרים) בתחום: הפרמפרוסט (Permafrost, או בעברית "קפאת עד"). מושג זה מורכב מהמילים permanent (קבוע) ו-frost (קפוא), ומתאר קרקעות שקפואות לאורך כל השנה. ברבות מקרקעות הפרמפרוסט, הטמפרטורה לא עלתה אל מעבר לקו אפס מעלות צלזיוס מזה אלפי ואף עשרות אלפי שנים. בקרקעות אלה, מים יכולים להתקיים רק כקרח מוצק ולא כנוזל, מה שמשפיע על תהליכים ביולוגיים, כימיים ומכניים שונים שמים מהווים זרז עבורם.
הפרמפרוסט נחקר מזה עשרות שנים, בין השאר באזורים שסמוכים לקוטב הצפוני, כמו סיביר, אלסקה, גרינלנד וקבוצת האיים סבאלברד שבצפון נורבגיה. באזורים אלה קיים חשש ממשי שהתחממות של קרקעות פרמפרוסט עשירות בחומר אורגני יגרמו להפשרתן – ולשחרור של פחמן דו-חמצני ומתאן ממקור אורגני, שנוצרו כתוצאה מפירוק על ידי חיידקים של שאריות צמחים ובעלי חיים שקבורות בקרקעות מזה עשרות אלפי שנים. הדבר ייצור לולאת משוב חיובי – כלומר, שחרור הפחמן הדו-חמצני והמתאן מהקרקעות יחמיר את עליית הטמפרטורות העולמית, שבתורה תחמיר את הפשרת הקרקעות, וחוזר חלילה.
מלבד גזי החממה, הפשרת הפרמפרוסט באזור הארקטי משחררת גם דברים אחרים שקפאו למשך דורות בקרח. שרידי ממותות שעירות ויונקים פרהיסטוריים שונים ומשונים אחרים שנכחדו מאז תקופת הקרח האחרונה צצים בשלמותם בעקבות ההפשרה ומייצרים כותרות. לאחרונה עלה גם חשש ממשי מפני השתחררותם לסביבה של חיידקים ונגיפים מחוללי מחלות כתוצאה מהפשרתם של שרידי בעלי חיים.
תופעה שכמעט שלא נחקרה
מלבד באזור הארקטי, פרמפרוסט קיים גם בהרים גבוהים, שם הוא נוצר כתוצאה מהטמפרטורות הנמוכות ששוררות בגובה רב. בשונה מקרקעות הפרמפרוסט הארקטי, הפרמפרוסט בהרים הגבוהים הוא לא קרקע – אלא סלע קפוא (או ליתר דיוק, סלע שהמים שבתוכו הם למעשה קרח). בעוד שמחקר הפרמפרוסט הארקטי הוא תחום פעיל מאוד מזה שנים רבות, תופעת הפרמפרוסט והפשרתו בהרים הגבוהים בעולם כמעט שלא נחקרה עד שלהי שנות ה-90. הפרמפרוסט בהרים הגבוהים גם נגיש הרבה פחות מאשר הפרמפרוסט הארקטי, וכדי לחקור אותו יש צורך לעבוד בתנאים לא פשוטים.
מפולות סלעים, כמו זאת שמוטטה את הבונאטי פילאר, מתרחשות כאשר העומס שיש על בלוק סלע גובר על כוח החיכוך עם השכבות שמתחתיו, שמחזיק אותו במקום. הדבר מתרחש פעמים רבות עקב ערעור ביציבות המדרון, למשל בגלל רעידות אדמה או סופות מרובות גשמים. אחד החששות המרכזיים בכל הנוגע להפשרת הפרמפרוסט בהרים הוא שהדבר פוגע ביציבותם של הסלעים, מה שעלול להוביל למפולת קרקע וסלעים ולאסון קטלני.
כשמים חודרים עמוק
אני עצמי הגעתי לחקור את התחום המרתק הזה כי אני יכול לשלב בו את הרקע המדעי שלי בגיאולוגיה ובגיאומורפולוגיה עם מה שדחף אותי ללמוד את התחום מלכתחילה: הרצון לפעול לשמירת טבע וסביבה, והאהבה הגדולה שלי להרים. אל כל זאת מצטרף התחביב המרכזי שלי: טיפוס הרים ומצוקים.
המחקר שלי מתבצע במסגרת פוסט-דוקטורט במרכז הלאומי למחקר מדעי בצרפת (CNRS), בקבוצת מחקר במכון EDYTEM לחקר סביבה ודינמיקה בהרים שבאוניברסיטת סבואה מון-בלאן (Savoie Mont Blanc) שבצרפת. המחקר שלנו מתבסס בין השאר על כך שבעשורים האחרונים נצפית עלייה במספר המפולות שמתרחשות ברכס האלפים וברכסי הרים נוספים בעולם. במקרים רבים קיים קשר בין התרחשות המפולות לבין תקופות של גלי חום קיצוני. מעבר לכך, מדידות טמפרטורה מראות שקצב ההתחממות באזור האלפים הוא גבוה ביחס לשאר העולם, ודוגמאות חזותיות רבות לכך אפשר למצוא בנסיגה מסיבית של קרחונים במקום.
הפשרה של פרמפרוסט בהרים הגבוהים גורמת לכך שמים נוזליים יזרמו בסדקים בסלעים שבהם הם היו קפואים קודם לכן – מקומות שבהם היה רק קרח במשך שנים כה רבות. במקרים רבים נצפו מיד לאחר מפולת סלעים קרח ומים שזרמו בפני השטח של ההר שנחשפו. ההשערה המתבקשת היא שההתחממות באזור האלפים (שמתקדמת בקצב של 0.3 מעלות צלזיוס למאה שנה – כשהממוצע העולמי הוא 0.2 מעלות) גורמת להפשרה של פרמפרוסט – והדבר גורם לחוסר יציבות במדרונות התלולים, שקשור למי ההפשרה. מעט מאוד ידוע על המנגנון שמקשר את ההתחממות ואת נוכחותם של המים הנוזליים לקריסה של מדרונות, ואנחנו מנסים ללמוד את הקשר הזה.
המים יכולים להחליש את הסלע במספר דרכים. ראשית, הם משמשים כחומר סיכוך, ומאפשרים לגושים גדולים של סלע לנוע. בנוסף, מים נוזלים יכולים לגרום ללחץ הידרוסטטי גבוה בסדקי סלע עמוקים בגלל משקלם (כל מי שצלל פעם לעומק הרגיש את הלחץ הזה היטב באוזניו) – זאת בניגוד לקרח, שלרוב דבוק לדפנות הסלע ולא יוצר עומס על התחתית. מים יכולים ליצור לחץ גם על ידי תהליכים שקשורים לקפיאה מחודשת שלהם בחורף, מה שמוביל להתרחבותם בתוך הסדקים שבסלעים (התפוצץ לכם פעם בקבוק שתייה מזכוכית במקפיא?). המים הנוזליים הם גם ממס כימי יעיל, והם מסוגלים להגדיל סדקים בסלע על ידי המסה והחלשה של קצה הסדק.
פרסום
מחקר מפרך מול נוף האלפים
כאמור, זה לא פשוט לחקור את הפרמפרוסט שבהרים הגבוהים, ואנחנו עובדים בסביבה קרה מאוד ודלה בחמצן. אם זה לא מספיק, הפרמפרוסט בהרים לרוב לא נמצא בפני השטח, אלא בעומק של מספר מטרים מתחת לפני הסלע – בחלק שקרינת השמש לא מצליחה לחדור אליו ולחמם אותו בקיץ. לרוב פני השטח גם מכוסים בשלג לפחות בחלק מהשנה – ואם מדובר במצוק שתלול מכדי ששלג ייערם עליו, עומד בפנינו קושי אחר: הצורך לטפס על מצוק תלול וקר. לכן, תרמיל כלי העבודה של חוקר פרמפרוסט שיוצא לעבודת שדה יכלול לרוב ציוד טיפוס הרים ומקדחה. אך בין כל הקשיים, אפשר לסמוך על דבר אחד: הנוף שמקיף אותנו בזמן העבודה תמיד מופלא.
אנחנו משתמשים בשיטות שונות כדי למדוד או להעריך את הטמפרטורה והרטיבות בתוך הסלע, בין אם זה ישירות, על ידי חיישנים שאנחנו מחדירים לסלע, או בעקיפין: למשל על ידי מדידת ההתנגדות החשמלית בסלע, או באמצעות חישה מרחוק על ידי לוויינים ורחפנים.
האתגרים המדעיים שעומדים בפני חוקרי הפרמפרוסט בהרים הם רבים, אך השינוי כבר מתרחש לנגד עינינו: העלייה שנרשמת במודעות לנושא ובכמות המחקרים, יחד עם התקדמויות טכנולוגיות בתחום, דוחפות אותנו ללמוד יותר ויותר כל הזמן. בין אם זה באלפים, בהימלאיה, באנדים או בהרי הרוקי, הבנה עמוקה של הקשר בין התחממות והפשרת המסלע לבין יציבות מדרונות ההרים תסייע בהיערכות נכונה לאסונות הטבע, ותוכל לאפשר לנו לצמצם את הסיכון לתשתיות, ובעיקר – לחיי אדם.כלי מחקר מרכזי נוסף הוא שימוש במודלים ממוחשבים, שמבוססים על משוואות מתמטיות שמתארות תהליכים פיסיקליים: כמו הפשרה וקפיאה של מים, חימום וקירור של סלע, זרימה של מים וחום בסדקים בסלע ועוד. המודלים מסתמכים לרוב על משתנים סביבתיים שנמדדו בשטח (בקור, בהרים, עם התרמיל והמקדחה), והם מאפשרים לנו לבחון את התהליכים הטבעיים בסביבה החמימה והנעימה של המשרד באוניברסיטה.
ד"ר מתן בן אשר הוא גיאומורפולוג חוקר פרמפרוסט בהרים הגבוהים ב-EDYTEM Lab, Université Savoie Mont Blanc, CNRS.
