Experimentos y observaciones en la isla Devon indican que los lechos árticos pueden erosionarse hasta diez veces más rápido durante la fase inicial del descongelamiento
Redactor: Javier Morales O.
Editor: Karem Díaz S.
Investigadores de Canadá descubrieron que los lechos fluviales congelados del Alto Ártico pueden erosionarse hasta diez veces más rápido que aquellos que nunca se congelan cuando comienza el deshielo estacional. El resultado contradice la idea tradicional de que el hielo funciona únicamente como un adhesivo que mantiene unidos los sedimentos y ralentiza su desplazamiento.
El trabajo fue realizado por científicos de la Universidad Simon Fraser y la Universidad de Columbia Británica, quienes combinaron experimentos de laboratorio, fundamentos de escala física y observaciones de campo en la isla Devon, también llamada Tallurutit, dentro del archipiélago ártico canadiense.
La investigación, publicada en la revista Communications Earth & Environment, no sostiene que todos los ríos del Ártico se erosionen permanentemente diez veces más rápido. El valor máximo corresponde a las condiciones reproducidas durante la etapa inicial del deshielo, cuando una capa superficial comienza a descongelarse mientras todavía existe suelo congelado debajo.
Un resultado contrario a la explicación tradicional
Durante años, los científicos consideraron que el hielo presente entre los granos de arena y grava aumentaba la cohesión del lecho, reduciendo la capacidad del agua para remover partículas. Los investigadores esperaban confirmar esa interpretación cuando compararon experimentalmente un cauce congelado con otro sometido a condiciones propias de climas templados.
Los resultados mostraron lo contrario. Jonas Eschenfelder, candidato a doctorado en la Escuela de Ciencias Ambientales de la Universidad Simon Fraser, explicó que el equipo repitió varias veces las pruebas antes de aceptar que la erosión era mayor durante el descongelamiento.
Su supervisor, Shawn Chartrand, profesor adjunto de la misma institución, también expresó inicialmente dudas. Una segunda configuración experimental produjo el mismo comportamiento, lo que llevó al grupo a investigar el mecanismo físico responsable.
El hallazgo se incorpora a un conjunto creciente de evidencias sobre la rápida transformación del norte del planeta. El informe acerca del calor excepcional y los impactos climáticos acumulados en el Ártico documenta cambios en la precipitación, la tundra, el permafrost y la calidad del agua de numerosos ríos.
Cómo reprodujeron un río ártico en el laboratorio
El equipo construyó un canal experimental, conocido como flume, en un laboratorio subterráneo de la Universidad de Columbia Británica. El canal fue llenado con pequeñas cuentas de vidrio que representaban los sedimentos de un lecho fluvial.
Los investigadores hicieron circular agua sobre las partículas y modificaron la temperatura para comparar escenarios congelados, parcialmente descongelados y sin congelación. Las cuentas removidas por la corriente fueron recogidas y contabilizadas para estimar la tasa de erosión.
El sistema permitió observar que la fase más inestable aparece al comienzo del verano ártico. En un lecho completamente descongelado existen espacios entre los sedimentos por donde parte del agua puede infiltrarse, lo que reduce la energía concentrada en la superficie bajo condiciones normales.
Cuando el lecho permanece totalmente congelado, el hielo bloquea esa infiltración. Pero durante el descongelamiento parcial surge una configuración distinta: el agua penetra en la capa superficial y encuentra más abajo un frente que continúa congelado.
El hielo subterráneo redirige el agua hacia los sedimentos
Al chocar con la capa helada, la infiltración se desvía y ejerce presión desde debajo de los sedimentos descongelados. Ese movimiento ascendente afloja las partículas y facilita que el flujo superficial las transporte río abajo.
El intercambio de calor y el movimiento del agua no se producen de manera uniforme. Como consecuencia, el cauce desarrolla pequeños escalones y zonas donde el material vuelve a depositarse. Estas formas influyen después en las rutas de infiltración y mantienen diferencias locales en la intensidad de la erosión.
El límite entre la capa superficial descongelada y el terreno que todavía permanece helado recibe el nombre de frente de deshielo. Su forma ondulada, observada en el laboratorio, constituye una de las señales físicas que el equipo buscó posteriormente en el terreno canadiense.
La dinámica se relaciona con otras fases poco visibles del ciclo térmico del suelo. Una investigación de la NASA sobre la “cortina cero” y la prolongación del deshielo ártico mostró que algunas superficies permanecen cerca del punto de congelación durante días o semanas, una condición relevante para el movimiento del agua, la actividad microbiana y las emisiones de carbono.
La isla Devon aportó evidencias de campo
Los investigadores viajaron durante el verano de 2024 a la isla Devon, la mayor isla deshabitada del mundo. Esta región del Alto Ártico canadiense es un desierto polar, con vegetación y precipitaciones escasas, terrenos rocosos y ríos alimentados por el deshielo de la nieve, el hielo subterráneo y el casquete glaciar situado en su sector oriental.
El equipo examinó redes fluviales en desarrollo para comprobar si las formas obtenidas en el laboratorio también aparecían en el paisaje. Encontró segmentos escalonados intercalados con pozas de sedimentación semejantes a los generados dentro del canal experimental.
Las mediciones de la profundidad del deshielo mostraron además un frente irregular comparable con el observado bajo condiciones controladas. Esta coincidencia respalda el mecanismo propuesto, aunque los autores reconocen que un experimento simplificado no reproduce toda la diversidad geológica, hidrológica y climática de los sistemas fluviales árticos.
Los cambios en el caudal también pueden modificar la respuesta del terreno. Análisis previos sobre la transformación de la escorrentía en los ríos del Ártico anticipan un aumento relativo del agua subterránea y una mayor movilización de carbono hacia los cursos fluviales y el océano.
Las lluvias intensas pueden amplificar la erosión
El Ártico se calienta aproximadamente cuatro veces más rápido que el promedio mundial, según los investigadores. Esta amplificación favorece un descongelamiento más rápido del suelo, mientras los episodios de lluvia intensa pueden elevar la velocidad y el volumen de agua que circula por los cauces.
La coincidencia entre el deshielo inicial y una tormenta fuerte podría generar una respuesta especialmente rápida del paisaje. El estudio señala que los terrenos fríos pueden ser más sensibles de lo previsto a los acontecimientos meteorológicos extremos ocurridos al comienzo de la temporada cálida.
Los desiertos polares de la región permanecieron relativamente estables durante más de 10.000 años. Ahora se han observado nuevos sistemas fluviales formados en periodos de apenas varias décadas, una velocidad considerable incluso frente a paisajes templados donde la erosión puede actuar durante todo el año.
El deshielo también puede provocar hundimientos, deformación del terreno y daños a las construcciones. Una investigación sobre los riesgos del permafrost para las comunidades del Ártico estimó que hasta tres millones de personas viven en áreas especialmente vulnerables a su degradación.
Más sedimentos y nutrientes pueden llegar al océano
La erosión transporta arena, grava, materia orgánica, nutrientes y otros compuestos desde el paisaje hacia los ríos y, finalmente, al océano. Un aumento del material descargado puede modificar la transparencia del agua, los hábitats costeros y la disponibilidad de nutrientes para organismos adaptados a condiciones muy específicas.
Las consecuencias dependerán del tipo de suelo, la composición del sedimento, la conexión con el mar y la intensidad del deshielo. El estudio no cuantifica todavía cuánto material adicional llegará al océano Ártico ni determina una respuesta biológica uniforme.
Otra preocupación es la exposición de turberas y suelos ricos en carbono. Cuando el permafrost se descongela, la materia orgánica antes protegida puede quedar disponible para la actividad microbiana y liberar dióxido de carbono o metano. La erosión fluvial también puede movilizar una parte de ese carbono hacia otros compartimentos del sistema.
Los investigadores planean utilizar sus resultados para explorar cómo podrían evolucionar los paisajes árticos bajo diferentes escenarios climáticos durante las próximas décadas y siglos. Las proyecciones deberán incorporar las diferencias regionales y contrastarse con nuevas mediciones de campo antes de aplicarse a la planificación de infraestructuras o actividades humanas.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Communications Earth & Environment
