Tekanan isap pembekuan

Tekanan isap pembekuan atau dikenal dengan istilah cryosuction adalah fenomena fisik yang menggambarkan terbentuknya tekanan negatif pada cairan yang mengalami pembekuan, sehingga cairan tersebut tertarik ke arah zona pembekuan. Dalam konteks tanah, proses ini terjadi ketika air dalam pori-pori tanah berubah menjadi es, menyebabkan air dari daerah yang belum membeku bergerak menuju daerah beku melalui mekanisme kapilaritas. Fenomena ini berperan penting dalam pembentukan lensa es pada lapisan ibun abadi dan merupakan salah satu mekanisme utama penyebab pengangkatan ibun.

 Sejarah Penemuan 
Fenomena tekanan isap pembekuan pertama kali dijelaskan secara eksperimental oleh Stephen Taber pada tahun 1930. Dalam penelitiannya, Taber membuktikan bahwa air cair bermigrasi ke arah garis pembekuan di dalam tanah. Ia juga menemukan bahwa cairan lain, seperti benzena (yang mengalami penyusutan ketika membeku) dapat menimbulkan efek serupa. Hasil penelitian ini memberikan dasar ilmiah bagi pemahaman mengenai perpindahan air di tanah beku dan menjelaskan hubungan antara pembekuan dan tekanan negatif yang terbentuk di dalam pori tanah.

 Karakteristik dan Mekanisme 
Tanah berbutir halus seperti tanah liat dan lanau memiliki kecenderungan menghasilkan tekanan negatif yang lebih tinggi dibandingkan tanah berbutir kasar seperti pasir. Hal ini disebabkan oleh ukuran pori yang lebih kecil, yang meningkatkan gaya kapiler dan memungkinkan pergerakan air lebih efektif ke zona pembekuan. Di wilayah ibun abadi, mekanisme ini menjadi dominan dan berperan dalam pembentukan lapisan es berulang di bawah permukaan tanah. Keberadaan tekanan isap pembekuan juga memengaruhi stabilitas struktur tanah dan fondasi bangunan di daerah bersuhu rendah.

 Model 
Sejumlah model ilmiah telah dikembangkan untuk menjelaskan proses pembentukan lensa es akibat tekanan isap pembekuan. Model yang paling umum adalah model hidrodinamik dan model premelting, keduanya didasarkan pada persamaan Clausius-Clapeyron yang menggambarkan hubungan antara suhu dan tekanan selama proses pembekuan. Berdasarkan pendekatan ini, potensi tekanan tekanan isap pembekuan diperkirakan mencapai antara 11 hingga 12 atmosfer untuk setiap penurunan suhu sebesar satu derajat Celsius di bawah titik beku, bergantung pada ukuran pori tanah

 Penelitian modern 
Penelitian eksperimental terbaru yang dilakukan di ETH Zurich pada tahun 2023 berhasil mengamati proses tekanan isap pembekuan secara langsung menggunakan mikroskop konfokal. Pengamatan tersebut menunjukkan bahwa pada es monokristal laju pertumbuhan es relatif lambat, sedangkan pada es polikristal terdapat banyak saluran mikroskopis yang mempercepat penyerapan air ke dalam zona beku. Penelitian ini juga menunjukkan bahwa pengaruh zat terlarut dalam air terhadap dinamika tekanan isap pembekuan masih belum sepenuhnya dipahami dan menjadi topik penelitian lanjutan.

 Referensi 

Kategori:Geografi Arktika
Kategori:Geomorfologi
Kategori:Hidrologi