בנקודת המקסימום של התפשטות הקרחונים האחרונה כיסתה קפאת-עד רציפה שטח גדול בהרבה מהשטח אותו הוא מכסה כיום, כשהוא משתרע על כל השטח שאינו מכוסה בקרח באירופה דרומית עד בערך סגד (דרום מזרח הונגריה) וים אזוב (אז שטח יבשתי) ומזרח אסיה ודרומה עד צ'אנגצ'ון של ימינו ואבאשירי ביפן של ימינו. באמריקה הצפונית הייתה קיימת רצועה צרה מאוד של קפאת-עד דרומית למשטח הקרח בערך בקו הרוחב של ניו ג'רזי דרך דרום איווה וצפון מיזורי, אבל קפאת-עד הייתה נרחבת יותר באזורים המערביים היבשים יותר שם היא השתרעה עד לגבול הדרומי של איידהו ואורגון. בחצי הכדור הדרומי קיימת עדות מסוימת לקפאת-עד מתקופה זו ממרכז אוטגו ופטגוניה בארגנטינה, אבל הוא היה בלתי רציף ככל הנראה, והוא קשור לטונדרה. קפאת-עד אלפינית התחוללה גם בדראקנסברג בדרום אפריקה במהלך שיא התפשטות הקרחונים מעל לגובה של 3,400 מטרים.
על פי דו"ח ההערכה החמישי של הפנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים עלו הטמפרטורות של קיפאון העד במרבית האזורים מתחילת שנות ה-80 של המאה ה-20. ההתחממות שנמדדה הייתה עד 3°C בחלקים מצפון אלסקה (בין תחילת שנות ה-80 לאמצע העשור הראשון של המאה ה-21) ועד 2°C בחלקים הצפון אירופאים של רוסיה (2010-1971). ביוקון, ייתכן שאזור קיפאון-העד הרציף נע 100 קילומטרים בכיוון הקוטב מאז 1899, אבל מדידות מדויקות קיימות רק 30 שנים.
משערים שהפשרה של קיפאון-העד תחמיר את ההתחממות העולמית בשל שחרור מתאן ופחמימנים אחרים, שהם גזי חממה יעילים, לאטמוספירה. ההפשרה גם תגביר את הסחיפה משום שקיפאון העד מייצב את המדרונות הארקטיים החשופים.
קצב משוער של שינויי הטמפרטורה באזור הארקטי.
משערים שהטמפרטורות באזור הארקטי יעלו בקצב כפול מקצב הגידול העולמי. הפנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים קבע בדו"ח החמישי שלו תסריטים לעתיד, שבהם הטמפרטורות באזור הארקטי יעלו בין 1.5°C ל-2.5°C עד 2040 ו-2°C עד 7.5°C עד 2100. קיימות כמה הערכות בנוגע למשקל גזי החממה שיפלטו מקיפאון העד שיפשיר. אומדן אחד משער שבין 110 ל-231 מיליארד טון של CO2 ומקביליו (כמחצית מפחמן דו-חמצני והמחצית השנייה ממתאן) יפלטו עד 2040 ובין 850 ל-1,400 מיליארד טון עד 2100. אומדן זה מקביל לפליטה שנתית ממוצעת של 4–8 מיליארד טון CO2 ומקביליו בתקופה 2011–2040 ו-10–16 מיליארד טון CO2 ומקביליו בתקופה 2041–2100 כתוצאה מקפאת-עד שהפשירה. לשם השוואה, הפליטה של גזי חממה כתוצאה ישירה מפעילות אנושית ב-2010 הייתה 48 מיליארד טון של CO2 ומקביליו. שחרור גזי החממה מקפאת-עד שהפשירה לאטמוספירה עלול להגביר את ההתחממות העולמית.
הפשרה של קפאת-עד כנגד המסה.
קרקע עשויה להכיל חומרי מצע רבים כולל, סלעים, משקעים, חומרים אורגניים, מים או קרח. קרקע קפואה מוגדרת כקרקע הנמצאת מתחת לנקודת הקיפאון של המים, בלא קשר למידת הנוכחות של מים במצע. קרח לא תמיד נוכח בקרקע, כפי שהמצב בסלעים אטומים, אבל הוא קיים במקרים רבים, והוא יכול להיות נוכח בכמויות העולות על קיבול המים המרבי של המצע המופשר.
על פי הגדרתה, קפאת-עד היא קרקע הקפואה לפחות שנתיים. מכיוון שאדמה קפואה, כולל קפאת-עד, מכילה אחוז גדול של חומרי מצע שאינם קרח, היא עוברת הפשרה ולא המסה כשהטמפרטורה שלה עולה מעל לנקודת הקיפאון של המים, אף שבמצב זה תכולת הקרח בתוכה נמסה. אנלוגיה מקבילה היא השארת דלת המקפיא פתוחה. אף שהקרח במקפיא ישנה מצב לנוזל, מוצקי המזון לא יעברו שינוי מצב. בסך הכול, האוכל מפשיר, אבל לא נמס. משמעות המסה היא שינוי מצב של כל המוצקים לנוזל.
השלכות אקולוגיות.
בכל רחבי העולם מכיל קיפאון העד 1,700 מיליארד טון של חומרים אורגניים, כמות שוות ערך למחצית החומרים האורגניים בכל הקרקעות. מאגר זה נבנה במשך אלפי שנים והוא מתפרק לאט מאוד בתנאי הקור של האזור הארקטי. כמות הפחמן הקבורה בקיפאון העד היא פי ארבעה מסך כל הפחמן שנפלט לאטמוספירה כתוצאה מפעילות אנושית בתקופה המודרנית. עדות אחת לכך היא ידומה, שהיא קרקע לס מתקופת הפליסטוקן עשירה בחומרים אורגניים (כ-2% פחמן במשקל) במצב של קפאת-עד שבה בין 50% ל-90% מהנפח הוא מים.
להיווצרות קפאת-עד יש השלכות משמעותיות על מערכות אקולוגיות, בעיקר בשל מגבלות העומק שהוא מציב בפני שורשי העצים, אבל גם בשל ההגבלות על הגאומטריה של מאורות ושוחות עבור פאונה הדורשת משכן תת-קרקעי. השפעות משניות הן על מינים התלויים בצמחים ובבעלי חיים שבית הגידול שלהם מוגבל לאזורי קפאת-עד. אחת הדוגמאות הנפוצות ביותר הוא הדומיננטיות של אשוחית שחורה ("Picea mariana") באזורים של קפאת-עד, מכיוון שמין זה הסתגל לתבנית שורשים המוגבלים לאזור בקרקע בסמוך לפני השטח. סימן חזותי אחד להצטמצמות קיפאון העד הוא נטיית עצים ממין זה מהמנח האנכי שלהם בחלק מאזורי קיפאון העד, תופעה שבני המקום מכנים "היער השיכור".
גרם אחד מהקרקע של השכבה הפעילה עשוי לכלול יותר ממיליארד תאי חיידקים. אם נציב חיידקים זה אחר זה, אזי חיידקים מקילוגרם אחד של השכבה הפעילה יצרו שרשרת באורך 1,000 קילומטרים. מספר המיקרואורגניזמים בקרקע בקפאת-עד משתנה מאוד, ממיליון ועד 1,000 מיליון לגרם קרקע. מרבית החיידקים והפטריות לא ניתנים לגידול במעבדה, אבל ניתן לזהות מיקרואורגניזמים אלו באמצעות טכניקות מבוססות DNA.
אם כמות משמעותית של פחמן תיכנס לאטמוספירה היא תאיץ את התחממות כדור הארץ. חלק נכבד מכך יהיה בצורת מתאן, הנוצר בהתפרקות חומרים אורגניים באגמים או בביצות. אף שהוא לא נשאר באטמוספירה לזמן רב, המתאן לוכד יותר מחום השמש. האזור הארקטי הוא אחד מהמקורות הטבעיים הרבים של גז החממה מתאן. התחממות עולמית מאיצה את שחרורו, הן בשל שחרור מתאן ממצבורים קיימים והן מייצור מתאן מביומסה מרקיבה. כמויות גדולות של מתאן מאוחסנות באזור הארקטי במאגרי גז טבעי, קפאת-עד וכמתאן קלטרט תת-ימי. קפאת-עד וקלטרטים מתפרקים בהתחממות, עקב כך עלולות להשתחרר כמויות גדולות של מתאן כתוצאה מהתחממות עולמית. מקורות נוספים של מתאן כוללים טאליקים תת-מימיים, בתוך הסעת נהרות, נסיגת מתחמי קרחונים, קפאת-עד תת-ימית ומאגרי הידרט גזי המתפרק. אנליזות ראשוניות באמצעות מחשב הראו שקפאת-עד יכולה לייצר פחמן שווה ערך ל-15% מפליטת פחמן מפעילות אנושית.
שינוי אקלים ויציבות המדרונות.
במהלך המאה הקודמת תועדו מספר הולך וגדל של אירועי התמוטטות מדרונות סלעיים אלפיניים ברכסי ההרים סביב העולם. מקור חלק גדול מכשלים מבניים אלו הוא בשל הפשרת קפאת-העד, שמשערים כי היא נובעת משינויי האקלים. ניתן ליחס את מרבית היציבות המבנית ברכסי ההרים לקרחונים וקפאת-עד. ככל שהאקלים מתחמם, קפאת-עד מפשירה, ועקב כך מבנה ההר הופך יציב פחות, ובסופו של דבר המדרון מתמוטט. בסמוך לאגן הנהר יאנה, באזור נרחב של קפאת-עד התהווה שקע המכונה מכתש בטאגייקה (кратер Батагайка) ההולך ומתרחב. אורכו, נכון לתחילת 2016, קילומטר ועומקו עד 86 מטרים. השקע נוצר כתוצאה מהתמוססות הקרח מתחת לשכבת הקרקע העליונה ושקיעתה עקב כך, בדומה להיווצרות בולענים באזור ים המלח עקב המסת שכבת המלח התת-קרקעית.
נושאים נוספים הקשורים לקפאת-עד.
האגודה הבינלאומית לקפאת-עד (International Permafrost Association), בראשי תיבות IPA, מתאמת נושאים הקשורים לקפאת-עד. היא מארגנת את הכנסים הבינלאומיים לקפאת-עד, יוזמת פרויקטים מיוחדים כדוגמת הכנת מאגרי מידע, מפות, ביבליוגרפיות ומונחונים, ומתאמת פעילויות מחקר. בין הנושאים האחרים בהם מטפלים ה-IPA וארגונים נוספים: בעיות הבנייה על קפאת-עד, בשל השינוי במאפייני הקרקע שעליה מוצבים המבנים והתהליכים הביולוגיים בקפאת-עד, למשל שימור אורגניזמים שקפאו אין סיטו.
בנייה על קפאת-עד.
בנייה על קפאת-עד היא משימה קשה משום שהחום שנוצר במבנה (או בצינור נפט) יכול להפשיר את קפאת-העד ולערער את יסודות המבנה. שלוש השיטות הנפוצות כוללות: שימוש ביסודות של קורות עץ המוחדרות לעומק. בנייה על משטח חצץ עבה (בדרך כלל בעובי שבין מטר לשני מטרים); או שימוש בצינורות חימום של אמוניה. קו צינור הנפט טראנס-אלסקה משתמש בצינורות חימום שנבנו לתוך התומכות של צינור הנפט שנועדו לתעל את החום מהנפט המחומם שבתוך הצינורות כלפי מעלה כדי למנוע את הפשרת הקרקע ושקיעת הצינור. ומסילת הרכבת צ'ינגדזאנג בטיבט משתמשת במגוון שיטות לשמור על האדמה קפואה, בייחוד באזורים שהקרקע עלולה להתרומם כשקרח מצטבר מתחתיה. קפאת-עד יכולה לחייב הקמת מתחמים מגודרים עבור מתקני שירות תת-קרקעיים המכונים "מנהרות תשתית".
מכון המחקר של קפאת-עד ביקוטסק מצא שניתן למנוע שקיעה של בניינים גדולים לתוך הקרקע באמצעות שימוש ביסודות השקועים לעומק של 15 מטרים או יותר. בעומק זה הטמפרטורה אינה משתנה עונתית, כשהיא קבועה על 5°C-.
החייאה של אורגניזמים שהשתמרו בקפאת-עד.
ב-2012, הוכחו חוקרים רוסים שקפאת-עד יכולה לשמש כמחסן שימור טבעי לצורות חיים עתיקות בעזרת החייאה של הצמח "Silene stenophylla" מרקמת תאים של הצמח בו 30,000 שנים שנתגלה בחפירה בקפאת-עד סיבירית. הצמח פורה, ייצר פרחים לבנים וזרעים שניתן היה לגדל מהם. המחקר הוכיח שרקמת תאים יכולה לשרוד שימור בקרח למשך עשרות אלפי שנים.
קווין פולאנד
קווין פולאנד (בגרמנית: Kevin Volland, נולד ב-30 ביולי 1992 במרקטאוברדורף שבגרמניה) הוא כדורגלן גרמני המשחק בעמדת החלוץ במונקו ובנבחרת גרמניה.
קריירת מועדונים.
מינכן 1860.