Una investigación codirigida por la Universidad Simon Fraser y la Universidad de Columbia Británica muestra que el calentamiento global amplificado en el Alto Ártico canadiense impulsó un cambio profundo en la estructura de una red fluvial excavada en un paisaje de permafrost en sólo 60 años.
por la Universidad Simon Fraser
Al documentar una poderosa interacción entre el cambio climático , la dinámica de congelación y deshielo del suelo poligonal y el suministro de agua superficial mediante inundaciones, así como el derretimiento de la nieve y el hielo, el equipo desarrolló una nueva visión de los controles físicos que gobiernan la velocidad y el patrón del canal del río. desarrollo en estos frágiles paisajes.
«Uno de los procesos clave que identificamos en la evolución de las redes de arroyos es que su desarrollo está influenciado por la forma en que el agua fluye a través de campos de polígonos de aproximadamente 10 metros de ancho, creados a través de la congelación y descongelación del suelo en las regiones árticas», dice Shawn Chartrand, profesor asistente en la Facultad de Ciencias Ambientales de la Universidad Simon Fraser y autor principal de la investigación publicada en Nature Communications .
«Esta influencia también se ve afectada por el momento, la magnitud y la duración de las inundaciones, así como por si los sustratos de partículas de sedimento subyacentes están congelados o parcialmente congelados».
Chartrand es parte de un equipo de investigación internacional que llegó a la isla deshabitada de Axel Heiberg al comienzo de uno de los eventos de calentamiento estival más intensos jamás registrados. Su investigación de campo se centró en el valle Muskox de la isla, al este de la capa de hielo de Muller. Los investigadores combinaron fotografías aéreas de 1959 con observaciones de campo y datos de detección y alcance de luz (LiDAR) de última generación que recopilaron en 2019 para comprender cómo ha evolucionado el paisaje de la isla Axel Heiberg durante un período de 60 años.
» Los procesos físicos interconectados pueden profundizar los canales de los ríos y expandir las redes fluviales, creando más superficie para el intercambio de calor, lo que puede aumentar las tasas locales de deshielo del permafrost», dice el coautor del estudio Mark Jellinek, profesor de Ciencias de la Tierra, los Océanos y la Atmósfera de la Universidad. de Columbia Británica. «Estos efectos en cascada pueden mejorar la liberación de gases de efecto invernadero en el Ártico a medida que el carbono orgánico del suelo se derrite y el permafrost retrocede».
Utilizando los datos LiDAR, el equipo produjo un modelo de elevación digital (DEM) de una sección de 400 metros del valle. «A través del modelado de cómo se mueve el agua a través del paisaje, descubrimos que las aguas de inundación canalizadas a través de canales poligonales interconectados aumentan la probabilidad de erosión y desarrollo de canales», dice Chartrand.
Las inundaciones del lago del valle y el derretimiento estacional de la capa de nieve y el hielo terrestre aportan agua que se fusiona valle abajo, estableciendo las condiciones para el transporte de sedimentos gruesos y el desarrollo de redes de canales a lo largo del fondo del valle. Sin embargo, el momento de las inundaciones durante el pico de deshielo puede influir en la cantidad de erosión que se produce.
«Aquí influye el aumento de la temperatura del aire», explica. «Predecimos que la erosión y el transporte de sedimentos son sensibles a si las inundaciones ocurren antes o después de un período de temperaturas elevadas del aire, porque esto influye en la profundidad a la que se descongelan los sustratos de partículas de sedimentos y, por lo tanto, afecta si las partículas son transportadas por las aguas de la inundación».
Los investigadores dicen que el desafío futuro será aplicar estos datos para producir modelos físicos predictivos que ayuden a comprender cómo evolucionarán las redes fluviales del Ártico en las próximas décadas marcadas por el calentamiento y la intensificación de la variabilidad climática. Señalan una mayor urgencia, ya que la expansión de las redes fluviales transportará mayores cargas de sedimentos, así como nutrientes y metales, a cuencas hidrográficas y pesquerías frágiles, con consecuencias potencialmente significativas para la vida silvestre, las aguas y las poblaciones costeras.
El equipo de investigación también incluyó a científicos del Instituto Finlandés de Investigación Geoespacial, el Laboratoire de Planétologie et Géosciences (UMR CNRS 6112), la Universidad de Western Ontario y el Jet Propulsion Laboratory.
Más información: Shawn Chartrand, Incisión del canal del Alto Ártico modulada por el cambio climático y la aparición de terreno poligonal, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40795-9 . www.nature.com/articles/s41467-023-40795-9
