גשמים קיצוניים מעצבים מחדש את משטרי החום של הקרקע הקפואה ברחבי חצי הכדור הצפוני

מדוע למטרים עזים יש משמעות באדמות קפואות

במרכזי הארקטיק וההרים הגבוהים, הקרקע עשויה להישאר קפואה במשך אלפי שנים, וכך לוכדת כמויות עצומות של קרח ופחמן קבור. עם התחממות האקלים, מדענים חוששים שהקרקע הקפואה, שנקראת פרמאפרוסט, תתמוסס בקצב מהיר יותר, תשחרר גזי חממה ותפגע ביציבות דרכים, מבנים וצינורות. המחקר הזה שואל שאלה מפתיעה בפשטותה אך קריטית: מה קורה לקרקע הקפואה כאשר היא נחשפת לא רק לגשם קל, אלא לשטפונות פתאומיים שעוברים להיות שכיחים יותר?

גשמים כבדים על יסודות קפואים

הפרמאפרוסט מכוסה ב"שכבה פעילה" שמתמוססת בכל קיץ ומקפיאה בחורף. עובי וטמפרטורת השכבה הזאת שולטים ברוב המקרים בקצב השינויים בקרקע הקפואה העמוקה והקבועה. באמצעות נתונים מ-131 אתרי מעקב באזורים פרמאפרוסטיים בסין, ברוסיה ובארצות הברית, החוקרים בחנו כיצד אירועי גשמים עזים — ימים עם גשם כבד במיוחד — משפיעים על טמפרטורות הקרקע. הם שילבו ארבע מדידות סטנדרטיות של גשם קיצוני עם שלוש שיטות אנליטיות שונות כדי לתפוס תגובות קרקע קצרות טווח באותו היום שבו התרחשו הסערות.

התקרת שטחית, התחממות בעומק

התמונה העולה היא כנראה נגד האינטואיציה. במבט ראשון אפשר היה לצפות שגשם קר יקרר את הקרקע. במקום זאת, המחקר חושף תגובה שכבתית. בסנטימטרים העליונים של הקרקע, גשמים קיצוניים לעתים גורמים להתקררות, בזכות אידוי מוגבר וזרם של מי גשם יחסית קרירים שמסירים חום מן המשטח. אך בעומק גדול יותר, מעבר לכ־10 ס"מ, הדומיננטיות היא של התחממות. בכל האתרים ובכל ההגדרות של גשם קיצוני, כמעט 80% מהשכבות העמוקות התחממו במהלך אירועי הגשם העזים. בסה"כ, יותר משלושת-רבעי המיקומים הראו אפקט חימום נטו היכן שהוא בתוך השכבה הפעילה, מה שמרמז שגשמים עזים נוטים לדחוף חום כלפי מטה ולעודד הפשרה עמוקה יותר.

אזורים יבשים מול אזורים לחים: שתי סיפורים אקלימיים

עם זאת, האם הפרמאפרוסט יתחמם או יתרד, תלוי במידה רבה באקלים המקומי. באזורים צחיחים, שבהם הקרקעות יחסית יבשות, גשמים קיצוניים חיממו את הקרקע הן בשכבות השטחיות והן בשכבות העמוקות, לעתים בכמה מעלות. הלחות הנוספת שם מגדילה במידה רבה את היעילות שבה החום נכנס לקרקע, והשכבות העמוקות אינן מקבלות מספיק "קיבולת אגירת חום" נוספת כדי לפצות על כך. באזורים לחים, לעומת זאת, הקרקעות השטוחות התקררו במהלך המטרים העזים והשכבות העמוקות הראו שינוי מועט או אפילו קירור קל. קרקעות שכבר רוויות שם מרוויחות קיבולת גדולה לאגירה ולבידוד חום, מה שמאט את התקדמות חזית ההפשרה אף כאשר נוסף מים.

צמחים, קרח וחומר אורגני מעצבים את התגובה

המערכות האקולוגיות המקומיות משנות אף הן את המאזן. נופי שיחים הראו את תגובת ההתחממות החזקה ביותר, במיוחד בעומק, בעוד אזורים שנפגעו — כגון שטחים שנשרפו או עברו שינוי כבד עם צמחייה דלילה, שכבות אורגניות דקות ומעט קרח תת-קרקעי — נטו להתקרר בשכבת הקרקע העליונה. אתרים עשירים בקרח קרקעי וחומר אורגני חוו את ההתחממות העמוקה הגדולה ביותר במהלך מטרים כבדים. חומרים אלה מבודדים ומרפדים את הקרקע, שומרם עליהם יחסית קרים בתנאים רגילים; כאשר מגיע גשם עז, הלחות הנוספת והעברת החום יכולות לחדור ביעילות רבה יותר כלפי מטה, ולחמם שכבות שבעבר היו מוגנות היטב. ניתוחים סטטיסטיים שקישרו בין אקלים, צמחייה, לחות קרקע, חומר אורגני ותכולת קרח איששו שמצבים חמים ויחסית יבשים עם שיחים רבים וקרקע עשירה בקרח מקדמים התחממות, בעוד שמקומות קרים, לחים ומעט צמחיים מקדמים קירור.

מה משמעות הדבר להפשרה עתידית

לסיכום, הממצאים מראים שגשמים קיצוניים אינם רק תופעת לוואי של שינוי אקלים בצפון — הם מניע פעיל של שינוי בפרמאפרוסט. סערות קצרות ועזות יכולות לקרר את המשטח אך עדיין להעביר חום לשכבות העמוקות, ולעבות את אזור ההפשרה העונתית במקומות רבים, במיוחד שם שהקרקעות יבשות, עשירות בקרח ומכוסות שיחים. מאחר שדגמי אקלים צפויים להראות עלייה בתדירות אירועי גשם כבדים באזורים הצפוניים, תוצאות אלה מרמזות שהפשרת הפרמאפרוסט, חוסר יציבות הקרקע ושחרור פחמן עלולים להאיץ באזורים פגיעים. כדי לחזות טוב יותר סיכונים עתידיים לאקלים ולתשתיות, תחזיות השינוי בפרמאפרוסט יצטרכו לקחת בחשבון לא רק עליית טמפרטורות האוויר, אלא גם את ה"מכה" הגוברת של גשמים קיצוניים.

ציטוט: Li, Q., Peng, X., Frauenfeld, O.W. et al. Extreme rainfall reshapes permafrost thermal regimes across the Northern Hemisphere. Nat Commun 17, 3204 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70017-x

מילות מפתח: הפשרת פרמאפרוסט, גשמים קיצוניים, אקלים הארקטי, טמפרטורת קרקע, משובי פחמן