Polígonos e redes de canais no lado oeste da Ilha Axel Heiberg, perto do Fiorde da Expedição. Crédito: Shawn Chartrand
O aquecimento global intensificado transformou as redes fluviais canadenses do Alto Ártico ao longo de 60 anos, influenciado por ciclos de congelamento e degelo e padrões de inundação. Novas pesquisas sublinham a necessidade urgente de modelos preditivos para prever futuras mudanças ambientais no Ártico.
Uma nova investigação co-liderada pela Universidade Simon Fraser e pela Universidade da Colúmbia Britânica mostra que o aquecimento global amplificado no Alto Árctico canadiano provocou uma mudança profunda na estrutura de uma rede fluvial esculpida numa paisagem de permafrost em apenas 60 anos. Documentando uma interação poderosa entre as mudanças climáticas, a dinâmica de congelamento e degelo do solo poligonal e o fornecimento de água superficial por inundações, bem como pelo derretimento da neve e do gelo, a equipe desenvolveu uma nova visão dos controles físicos que governam a velocidade e o padrão dos rios. desenvolvimento de canais nestas paisagens frágeis.
Solo Poligonal e Fluxo de Água
“Um dos principais processos que identificamos na evolução das redes de rios é que o seu desenvolvimento é influenciado pela forma como a água flui através de campos de polígonos com cerca de 10 metros de largura, criados através do congelamento e descongelamento do solo nas regiões árticas”, diz Shawn Chartrand, professor assistente da Escola de Ciências Ambientais da Universidade Simon Fraser e autor principal da pesquisa publicada hoje (12 de setembro) na revista Comunicações da Natureza.
“Essa influência também é afetada pelo momento, magnitude e duração dos eventos de inundação, bem como pelo fato de os substratos de partículas de sedimentos subjacentes estarem congelados ou parcialmente congelados.”
Antero Kukko coletando dados topográficos usando o sistema móvel de digitalização a laser de mochila AkhkaR4DW que o Dr. Kukko projetou e construiu. Crédito: Shawn Chartrand
Metodologia de Pesquisa e Evolução da Paisagem
Chartrand faz parte de uma equipe de pesquisa internacional que chegou à ilha desabitada de Axel Heiberg no início de um dos eventos de aquecimento de verão mais intensos já registrados. Sua pesquisa de campo se concentrou no Vale Muskox da ilha, a leste da calota polar Muller. Os pesquisadores combinaram fotografias aéreas de 1959 com observações de campo e dados de última geração de detecção e alcance de luz (LiDAR) coletados em 2019 para entender como a paisagem da Ilha Axel Heiberg evoluiu ao longo de um período de 60 anos.
Os efeitos em cascata do aquecimento
“Processos físicos interconectados podem aprofundar os canais dos rios e expandir as redes fluviais, criando mais área de superfície para troca de calor, o que pode aumentar as taxas locais de degelo do permafrost”, diz o coautor do estudo Mark Jellinek, professor de Ciências da Terra, do Oceano e da Atmosfera na Universidade. da Colúmbia Britânica. “Estes efeitos em cascata podem aumentar a libertação de gases com efeito de estufa no Ártico, à medida que o carbono orgânico do solo descongela e o permafrost recua.”
Usando os dados LiDAR, a equipe produziu um Modelo Digital de Elevação (DEM) de uma seção de 400 metros do vale. “Através da modelagem de como a água se move pela paisagem, descobrimos que as águas das enchentes encaminhadas através de calhas poligonais interconectadas aumentam a probabilidade de erosão e desenvolvimento de canais”, diz Chartrand.
A equipe do Axel Heiberg 2019 foi a campo para um longo dia de coleta de dados e caminhadas. Crédito: Mark Jellinek
Influência da temperatura nas inundações
As inundações do lago do vale e o derretimento sazonal da camada de neve e do gelo subterrâneo contribuem com água que se aglutina no vale, estabelecendo as condições para o transporte de sedimentos grossos e o desenvolvimento de redes de canais ao longo do fundo do vale. No entanto, o momento das inundações durante o pico do degelo pode influenciar a quantidade de erosão que ocorre. “O aumento da temperatura do ar desempenha um papel aqui”, explica ele. “Prevemos que a erosão e o transporte de sedimentos são sensíveis ao facto de as inundações ocorrerem antes ou depois de um período de temperaturas elevadas do ar, porque isso influencia a profundidade a que os substratos de partículas de sedimentos são descongelados e, portanto, afeta se as partículas são transportadas pelas águas das cheias.”
Olhando para o futuro: prevendo mudanças futuras
Os investigadores dizem que o desafio futuro será aplicar estes dados para produzir modelos físicos preditivos que ajudem a compreender como as redes fluviais do Ártico evoluirão nas próximas décadas, marcadas pelo aquecimento e pela intensificação da variabilidade climática. Apontam para uma urgência acrescida, uma vez que a expansão das redes fluviais transportará maiores cargas de sedimentos, bem como de nutrientes e metais, para bacias hidrográficas e pescarias frágeis, com consequências potencialmente significativas para a vida selvagem, as águas e as populações costeiras.
A equipe de pesquisa também incluiu cientistas do Instituto Finlandês de Pesquisa Geoespacial, Laboratoire de Planétologie et Géosciences (UMR CNRS 6112)Universidade de Western Ontario e Laboratório de Propulsão a Jato.
