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From the air, Wainwright, Alaska, looks like a stable band of homes and roads between the Chukchi Sea and a vast, flat tundra. Beneath the surface, the frozen ground the town sits on holds large bodies of ice. Along the eroding coastal bluffs, that hidden ice is being exposed and melting away. In Utqiaġvik, a bluff partly collapsed in 2023 and 2024, bringing its eroding edge close to roads and buildings.
Dall'aria, Wainwright, in Alaska, appare come una fascia stabile di case e strade tra il mare dei Ciukchi e una tundra piatta e sconfinata. Sotto la superficie, il terreno ghiacciato su cui sorge la cittadina contiene grandi masse di ghiaccio. Lungo le scarpate costiere in erosione, quel ghiaccio nascosto viene esposto e si scioglie. A Utqiaġvik, una scarpata è crollata in parte nel 2023 e nel 2024, avvicinando il bordo in erosione a strade ed edifici.
Permafrost is ground that stays at or below 0 degrees Celsius for at least two consecutive years. Arctic temperatures are rising two to three times faster than the global average. When the ice inside that ground melts, the ice that bonds soil particles weakens, the soil can sink, and the weight of homes and roads pushes it down further. Roads can sink, buildings can tilt, and pipelines can crack and leak. The process is highly uneven: locations a city block apart can hold very different amounts of ice.
Il permafrost è un terreno che resta a 0 gradi Celsius o al di sotto per almeno due anni consecutivi. Le temperature artiche stanno aumentando due-tre volte più rapidamente della media globale. Quando il ghiaccio contenuto nel terreno si scioglie, si indebolisce il legame che tiene uniti i granelli di suolo, il terreno può cedere e il peso di case e strade lo spinge ancora più in basso. Le strade possono sprofondare, gli edifici inclinarsi, le condotte incrinarsi e perdere. Il processo è molto irregolare: due punti distanti un isolato possono contenere quantità di ghiaccio molto diverse.
Finding that unevenness is the hard part. Drilling dense grids of boreholes is expensive, disruptive and extremely labor intensive. The research team is working on a different route, very low frequency electromagnetic surveying, or VLF-EM, which picks up signals from distant transmitters and measures how the ground responds. Because the sensor does not touch the ground, a lightweight unit can be carried by a drone over wetlands and tundra that are susceptible to thawing. The contrast is what matters: salty water that stays unfrozen conducts electricity far better than ice-rich ground, so thawed patches show up. The method does not produce a perfect picture, and depth estimates can be uncertain, but it shows where conditions have changed so engineers know where to look closely.
Individuare questa irregolarità è la parte più difficile. Perforare fitte griglie di sondaggi è costoso, invasivo e richiede moltissimo lavoro manuale. Il gruppo di ricerca sta lavorando a un approccio diverso, il rilevamento elettromagnetico a frequenza molto bassa (VLF-EM), che capta i segnali di trasmettitori lontani e misura come reagisce il terreno. Poiché il sensore non tocca il suolo, un'unità leggera può essere trasportata da un drone sopra zone umide e tundra soggette allo scioglimento. Conta soprattutto il contrasto: l'acqua salata che resta non ghiacciata conduce l'elettricità molto meglio del terreno ricco di ghiaccio, quindi le zone scongelate emergono. Il metodo non fornisce un quadro perfetto e le stime di profondità possono essere incerte, ma mostra dove le condizioni sono cambiate, così gli ingegneri sanno dove guardare più da vicino.
Infrastructure may stay in service for 20, 50 or more years, so a map of today's ground is not enough. The group has been working on projections of two things engineers need: how much the ground settles, and how much load a foundation can carry. In a 2026 study covering Alaska's Arctic Coastal Plain, which includes Prudhoe Bay and much of the state's oil industry, the researchers found that if greenhouse gas emissions stay high and temperatures keep climbing quickly, the share of infrastructure at risk stays below 10% around mid-century, then rises rapidly between the 2060s and 2080s. By the 2090s, about 80% of buildings, 60% of roads and 90% of pipelines are projected to be at risk of damage from sinking land. The team is also developing digital twins, computer models that replicate changing cold-region environments and aging infrastructure.
Le infrastrutture possono restare in servizio per 20, 50 anni o più, quindi una mappa del terreno attuale non basta. Il gruppo lavora su proiezioni di due elementi di cui gli ingegneri hanno bisogno: di quanto il terreno cede e di quale carico può sostenere una fondazione. In uno studio del 2026 sulla pianura costiera artica dell'Alaska, che comprende Prudhoe Bay e gran parte dell'industria petrolifera dello Stato, i ricercatori hanno rilevato che, se le emissioni di gas serra restano elevate e le temperature continuano a salire rapidamente, la quota di infrastrutture a rischio resta sotto il 10% a metà secolo, per poi crescere rapidamente tra gli anni 2060 e 2080. Entro gli anni 2090, si prevede che circa l'80% degli edifici, il 60% delle strade e il 90% delle condotte saranno a rischio di danni causati dal cedimento del suolo. Il team sta inoltre sviluppando gemelli digitali, modelli informatici che riproducono l'evoluzione degli ambienti freddi e l'invecchiamento delle infrastrutture.
Engineers choosing where to put a foundation, a road or a pipeline gain first, and so do coastal towns such as Wainwright and Utqiaġvik, where the ground is already moving. What changes is the order of work: instead of sampling everywhere, crews can fly a drone over the terrain and go to the spots where the ground has changed. The researchers give no date for when such surveys will become routine, and no cost estimate. Depth remains the open question.
Gli ingegneri che scelgono dove collocare una fondazione, una strada o una condotta sono i primi a trarne vantaggio, e lo stesso vale per i centri costieri come Wainwright e Utqiaġvik, dove il terreno si sta già muovendo. Cambia l'ordine del lavoro: invece di campionare ovunque, le squadre possono far volare un drone sul territorio e concentrarsi sui punti in cui il terreno è cambiato. I ricercatori non indicano una data in cui questi rilievi diventeranno di routine, né una stima dei costi. La profondità resta la questione aperta.