Istraživanje koje zajedno vode Univerzitet Simon Fraser i Univerzitet Britanske Kolumbije pokazuje da je pojačano globalno zagrevanje u kanadskom visokom Arktiku dovelo do duboke promene u strukturi rečne mreže urezane u pejzaž permafrosta za samo 60 godina.
Dokumentujući moćnu interakciju između klimatskih promena, dinamike smrzavanja i odmrzavanja poligonalnog tla i isporuku površinske vode poplavama, kao i topljenjem snega i leda, tim je razvio novi pogled na fizičke kontrole koje upravljaju brzinom i šablonom rečnog kanala. razvoj u ovim krhkim predelima.
„Jedan od ključnih procesa koje smo identifikovali u evoluciji potočnih mreža je da na njihov razvoj utiče način na koji voda teče kroz polja od oko 10 metara širokih poligona, nastalih smrzavanjem i odmrzavanjem tla u arktičkim regionima“, kaže Shavn Chartrand, docent na Školi za nauku o životnoj sredini na Univerzitetu Simon Fraser, i glavni autor istraživanja objavljenog u Nature Communications.
„Na ovaj uticaj takođe utiče vreme, veličina i trajanje poplavnih događaja, kao i da li su podloge čestica sedimenta zamrznute ili delimično zamrznute.
Šartran je deo međunarodnog istraživačkog tima koji je stigao na nenaseljeno ostrvo Aksel Hajberg na početku jednog od najintenzivnijih letnjih događaja zagrevanja ikada zabeleženih. Njihovo terensko istraživanje fokusiralo se na ostrvsku dolinu Muskoks, istočno od Mulerovog ledenog kapa. Istraživači su kombinovali fotografije iz vazduha iz 1959. sa posmatranjima na terenu i najsavremenijim podacima detekcije i dometa svetlosti (LiDAR) koje su prikupili 2019. da bi razumeli kako se pejzaž ostrva Aksel Hajberg evoluirao tokom perioda od 60 godina.
„Međusobno povezani fizički procesi mogu produbiti rečne kanale i proširiti rečne mreže, stvarajući više površine za razmenu toplote, što može povećati lokalne stope odmrzavanja permafrosta“, kaže koautor studije Mark Jellinek, profesor nauka o Zemlji, okeanu i atmosferi na Univerzitetu. Britanske Kolumbije. „Ovi kaskadni efekti mogu povećati oslobađanje gasova staklene bašte na Arktiku kako se organski ugljenik u tlu odmrzava i permafrost se povlači.
Koristeći LiDAR podatke, tim je napravio digitalni model elevacije (DEM) 400-metarskog dela doline. „Kroz modeliranje načina na koji se voda kreće kroz pejzaž, otkrili smo da poplavne vode koje prolaze kroz međusobno povezane poligone povećavaju verovatnoću erozije i razvoja kanala“, kaže Chartrand.
Poplave iz dolinskog jezera, sezonsko otapanje snežnog pokrivača i prizemnog leda doprinose vodi koja se spaja niz dolinu, stvarajući uslove za transport grubog nanosa i razvoj mreže kanala duž dna doline. Međutim, vreme poplave tokom vrhunca odmrzavanja može uticati na to koliko će se erozija pojaviti.
„Tople temperature vazduha ovde igraju ulogu“, objašnjava on. „Predviđamo da je transport erozije i sedimenta osetljiv na to da li se poplave dešavaju pre ili posle perioda povišenih temperatura vazduha, jer to utiče na dubinu do koje se supstrati čestica sedimenta odmrzavaju, a samim tim utiče i na to da li se čestice transportuju poplavnim vodama.
Istraživači kažu da će izazov u budućnosti biti primena ovih podataka za proizvodnju prediktivnih fizičkih modela koji pomažu da se razume kako će se mreže arktičkih reka razvijati tokom budućih decenija obeleženih zagrevanjem i intenziviranjem klimatske varijabilnosti. Oni ukazuju na dodatnu hitnost jer će širenje rečnih mreža preneti veće opterećenje sedimenta, kao i hranljive materije i metale u krhke slivove i ribarstvo sa potencijalno značajnim posledicama po priobalne divlje životinje, vode i stanovništvo.
Istraživački tim je takođe uključivao naučnike sa Finskog instituta za geoprostorna istraživanja, Laboratoire de Planetologie et Geosciences (UMR CNRS 6112), Univerziteta Zapadnog Ontarija i Laboratorije za mlazni pogon.
