青藏铁路面临世纪难题？全球永久冻土加剧融化：美俄加也束手无策
猛犸象是一种在晚更新世时期分布于亚欧大陆和北美洲北部地区、尤其是冻原地带适应寒冷气候的大型哺乳类动物之一。但是受气候环境的变化、人类的捕杀以及栖息地分散近亲繁殖严重等因素的影响，这种生活在冰川世纪的庞然大物却倒在了大约公元前2000年。
关于猛犸象的灭绝之谜，涉及到气候方面的因素主要是全球气候变暖，猛犸象被迫向高纬度迁移，导致生存空间不断被压缩，草场植物越来越少，没有足够的食物支撑种群的繁衍。
2021年3月初英国广播公司（BBC）曾报道，北极圈内的永久冻土正在消融，带来的直接后果就是影响俄罗斯、加拿大、美国阿拉斯加等地建在永久冻土层上的建筑物以及其它基础设施。
地球上最大的“碳库”
在南北纬48度以上的高纬度地区，或者高海拔高原山地的地下大约30~40厘米深处，通常都分布着永久冻土层，并且根据冻土层夏季融化与否还分为冰融层和永冻层，上层夏季随温度的升高而融化冬季随温度的降低又冻结的被称之为冰融层（活动层），而下层常年处在冻结状态则称之为多年冻层或永冻层。
众所周知地球表面海陆面积比大约是7:3，并且北半球的陆地面积是南半球的两倍多，再加上北半球的高原山地众多，尤其是有着世界上海拔最高的高原，因此北半球的冻土层面积明显要比南半球大得多。
由于冻土层是高寒地带的“特产”，并且其厚度总体上呈现出随着纬度的升高或海拔的升高而而增厚（或者说是与纬度的高低或海拔的高低正相关），例如北极的年平均低温大约为零下15℃，这一区域的多年冻土厚可达1000米以上。
据统计地球上的多年冻土、季节冻土和短时冻土区面积约占地表陆地面积的一半，其中多年冻土面积则占到了陆地面积的25%，而我国多年冻土面积约为210万平方公里，其中接近90%分布在青藏高原上。
由于冻土层是一种对温度极为敏感的土体介质，对温度要求极低，因此有多年冻土分布的区域的植被类型主要以地衣、苔藓、草甸为主，树木极其稀少。
根据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的预测，仅在北半球的永冻土中，就封存了大约1.6万亿吨的有机碳，相当于全球森林系统碳含量的三倍，是地球上最大的碳库。
永久冻土带有什么用？
2016年的一个夏天，中科院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室常务副主任牛富俊曾来到河北省平泉县考察，在一处山坡上他发现了七八个深约0.3米-1米的洞穴，并根据洞穴发现地表底下有一个永久冻土层。
当时牛副主任查看一个较深的洞穴时，里面竟然寒气袭人，经过测量地表实时温度接近33度，洞穴里面的温度仅仅只有零下2.4度，当地老百姓称百年前人们就知道利用这种低温当“冰箱”。
实际上永久冻土层的作用就如图一个巨大的冰箱，它能够对深埋地下的生物进行“保鲜”，就像一个天然的博物馆一样能让当代的人类有幸看到古生物真实的样子。例如在西伯利亚的永久冻土带，考古学家就曾挖掘出保存完好的死猛犸象，甚至在俄罗斯和加拿大还有售卖数千年前的猛犸象肉供人们尝鲜的。
我国著名的古生物学家邢立达博士，他曾在加拿大吃过一块4000年前的猛犸象腿肉，并将这一经历分享到自己的社交平台上给他的粉丝朋友做科普，他表示猛犸象肉口感很粗糙，感觉有点像野猪肉，并且含有很重的土腥味。
永久冻土层除了有着冰箱般的“保鲜”作用，还有两个重要的作用分别是固碳和构成承重基础。
上文中讲到，仅北半球的永久冻土层就封冻了1.6万亿吨二氧化碳，是目前大气中发现的碳的两倍，如果没有永久冻土层的固碳作用，地球上的温室效应将会更大，全球气候变暖也将加剧。
而永久冻土层的下层常年处在冻结状态，成为一种相对坚硬的承重基础，沙俄时期修建的全长9288公里、连接莫斯科与海参崴（符拉迪沃斯托克）的西伯利亚大铁路（第一亚欧大陆桥）就横贯了世界上面积最大的永久冻土带，为沟通不同地域间的经济和文化联系、加强西伯利亚的资源开发和环境治理等方面起到了十分重要的作用。
北极圈内的永久冻土带消融，危及基建设施
永久冻土层并不等于永远不融化，实际上地球正在以惊人的速度变暖，南北极地冰川、冻土层以及高山冰雪的融化所带来的恶果正在显现。
2020年5月29日，位于俄罗斯克拉斯诺亚尔斯克边疆区诺里尔斯克市的一家热电厂发生柴油泄漏事故，20000吨柴油流到土壤和附近的河流中，导致河流污染超标数万倍，据据绿色和平组织预估直接经济损失达到了100亿卢布，按当前的汇率计算折合8.471亿人民币。
根据调查组调查的结果显示，造成此次漏油事故的“罪魁祸首”是全球气候变暖，导致永久冻土层出现融化，加上热电厂安全巡检不到位，最终酿成了此次事故。
原本20000吨柴油被储存在储油罐中，而储油罐的桩基支架直接打入冻土层中，随着全球气候变暖永冻层出现融化后，地面失去承重基础的支撑会产生不均匀的沉降，而热电厂完全没有意识到罐体的倾斜情况，造成储存了大量柴油的储油罐在重力作用下发生倾倒、罐体破裂，柴油流向低洼的地表与河流里，河流几乎被染成了红色（如下图）。
此次柴油泄漏事故使俄罗斯进入了紧急状态，并且也再次给全球敲响了警钟。因为俄罗斯的国土横跨亚欧大陆北部，有超过60%以上的国土位于永久冻土带上，例如“冰城”雅库茨克市就是世界上最大的冻土层城市。
随着永冻层的融化，所在区域的地面由于失去坚实的支撑就会出现沉降或坍塌，地面上的建筑物、道路、油气和输电线管网以及河岸线、海岸线等都将发生扭曲、破坏，有的甚至被完全摧毁，需要投入更大的人力物力和财力进行修复、重建或者搬迁。
而更令人担忧的是，永久冻土带约占陆地面积的25%，尤其是像俄罗斯、加拿大、挪威、芬兰、瑞典、美国的阿拉斯加这样的主体部分位于寒带的国家或区域，无可避免的有许多重污染的化工厂就建在永冻层上，一旦出现冻土层融化沉降，造成更大体量的污染物质泄露的后果将不堪设想。
青藏高原冻土融化
青藏高原是世界上海拔最高的高原，被称为“世界屋脊”、“地球第三极”和“亚洲水塔”之称，我国有将近90%的永冻层就分布在这里，总面积达约为189万平方公里。
在青藏高原上，我国已经建成的新藏公路、青藏公路、滇藏公路、青藏铁路以及在建的川藏铁路（由成雅段、雅林段、拉林段三部分组成）、滇藏高级公路、京藏高速（那曲到羊八井镇段在建）等进藏线路都无可避免的要穿部分越冻土带，但是随着永久冻土层的融化，这无不给进藏线路的维护和工程建设带来巨大的挑战。
以2006年7月1日建成通车的青藏铁路为例，线路总长1956公里，由一期工程的西格段（西宁至格尔木）长814公里、二期工程的格拉段（格尔木至拉萨）长1142公里组成，铁路穿越海拔4000米以上地段达960公里，是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路。
并且格尔木至拉萨段之间不仅穿越了戈壁荒漠、雪山草原和沼泽湿地，铁路还穿越多年连续冻土里程达550公里，因此青藏铁路也是世界上穿越冻土里程最长的高原铁路，
然而，根据中国科学院青藏高原研究所的多项检测数据表明，青藏高原受全球气候变暖影响明显，而长期遥感及地面监测显示：在过去30余年间，青藏高原海拔在4000-5000米范围内年平均气温上升了1.8℃，远高于全国平均值；而同期青藏高原永久冻土面积由150万平方公里缩减为126万平方公里，减幅达16%；冰川面积缩减了0.8万平方公里，退缩幅度达15%等。
种种数据表明，随着全球气候变暖的加剧，在青藏高原永久冻土带修建的进藏线路将会面临维护、建设难度以及工程造价成本增加等问题，但是好在中国被称为“基建狂魔”，在冻土带上建桥梁、隧道有着强大的技术优势和组织优势，可以将桥梁的基桩打入基岩层来支撑铁路路基。
虽然冻土层曾是青藏铁路修建过程中面临的“世界级”难题，但是建设者们通过强大的技术攻关服了这一难题，格拉段在冻土带绵延数百公里的线路基本稳定，99.5%的冻土区段路基沉降量均未超过50毫米的设计允许值，保障了进藏出藏列车平稳运行。