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.^[1][2]

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.^[3]

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.^[4]

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^[5][6]

Penelitian eksperimental terbaru yang dilakukan di ETH Zurich pada tahun 2023 berhasil mengamati proses tekanan isap pembekuan secara langsung menggunakan mikroskop konfokal.^[7] 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.^[8] Penelitian ini juga menunjukkan bahwa pengaruh zat terlarut dalam air terhadap dinamika tekanan isap pembekuan masih belum sepenuhnya dipahami dan menjadi topik penelitian lanjutan.^[9]

1. ^ "The Frozen Earth: Fundamentals of Geocryology. P. J. Williams and M. W. Smith 1991. Cambridge, Cambridge University Press. 306 p, illustrated, soft cover. ISBN 0 521 42423 4. £19.50, US$29.95". Polar Record (dalam bahasa Inggris). 27 (163): 370–370. 1991-10. doi:10.1017/S0032247400013231. ISSN 1475-3057.
2. ^ Hohmann, Maria (1997-03-01). "Soil freezing — the concept of soil water potential. State of the art". Cold Regions Science and Technology. 25 (2): 101–110. doi:10.1016/S0165-232X(96)00019-5. ISSN 0165-232X.
3. ^ Taber, Stephen (1930-05). "The Mechanics of Frost Heaving". The Journal of Geology. 38 (4): 303–317. doi:10.1086/623720. ISSN 0022-1376.
4. ^ Doré, Guy (2004-12-01). "Development and Validation of the Thaw-weakening Index". International Journal of Pavement Engineering. 5 (4): 185–192. doi:10.1080/10298430412331317464. ISSN 1029-8436.
5. ^ Davis, T. Neil (2001). Permafrost: a guide to frozen ground in transition. Fairbanks, Alaska: University of Alaska Press. ISBN 978-1-889963-19-8.
6. ^ Konrad, Jean-Marie; Morgenstern, Norbert R. (1980-11-01). "A mechanistic theory of ice lens formation in fine-grained soils". Canadian Geotechnical Journal. 17 (4): 473–486. doi:10.1139/t80-056. ISSN 0008-3674.
7. ^ Gerber, Dominic; Wilen, Lawrence A.; Poydenot, Florian; Dufresne, Eric R.; Style, Robert W. (2022-08-02). "Stress accumulation by confined ice in a temperature gradient". Proceedings of the National Academy of Sciences. 119 (31): e2200748119. doi:10.1073/pnas.2200748119. PMC 9351533. PMID 35905317.
8. ^ Gerber, Dominic; Wilen, Lawrence A.; Dufresne, Eric R.; Style, Robert W. (2023-11-16). "Polycrystallinity Enhances Stress Buildup around Ice". Physical Review Letters. 131 (20): 208201. doi:10.1103/PhysRevLett.131.208201.
9. ^ Wright, Katherine (2023-11-16). "Liquid Veins Give Ice Its Road-Wrecking Power". Physics (dalam bahasa Inggris). 16: 194. doi:10.1103/PhysRevLett.131.208201.

Artikel ini tidak memiliki konten kategori. Bantulah dengan menambah kategori yang sesuai sehingga artikel ini terkategori dengan artikel lain yang sejenis.