Característica dinámica del terreno de permafrost que se está derritiendo
Los deshielos regresivos (RTS) son un tipo de deslizamiento de tierra que ocurre en la región de permafrost del Ártico terrestre del hemisferio norte circumpolar cuando se descongela una sección rica en hielo. Los RTS se desarrollan rápidamente y pueden extenderse a lo largo de varias hectáreas, modificando las costas árticas y el terreno de permafrost. [1] Son la característica más activa y dinámica del termokarst : el colapso de la superficie terrestre cuando el hielo se derrite. [2] [3] Son fallas de laderas termokarst debido al deshielo abrupto de permafrost rico en hielo o terrenos glaciares. [4] [5] Estos deslizamientos de tierra en forma de herradura contribuyen al deshielo de hectáreas de permafrost anualmente y se consideran una de las características más activas y dinámicas del termokarst : los "procesos y accidentes geográficos que implican el colapso de la superficie terrestre como resultado del derretimiento del hielo terrestre." [2] [3] Se encuentran en permafrost o regiones glaciares del hemisferio norte : la meseta tibetana , Siberia , desde el Himalaya hasta el norte de Groenlandia, y en los Territorios del Noroeste (NWT) del norte de Canadá , los Territorios del Yukón , Nunavut y Nunavik. y en el estado americano de Alaska . El RTS más grande del mundo se encuentra en Siberia: el cráter Batagaika , también llamado "megaslump", tiene un kilómetro de largo y 100 metros (330 pies) de profundidad y crece 100 pies (30 m) al año. La tierra comenzó a hundirse y el cráter Batagaika comenzó a formarse en la década de 1960, tras la tala rasa de una sección de zona boscosa.
Desarrollo y formación
"Varios tipos de hielo terrestre masivo, incluidas cuñas de hielo y hielo intrasedimental, observables dentro de la pared del acantilado de una depresión de deshielo regresiva ubicada en la costa sur de la isla Herschel . Esta exposición tiene una pared frontal que mide más de 22 m de altura y se encuentra por encima de 1,3 km de largo. Este acantilado ha ido aumentando de tamaño año tras año desde que se midió por primera vez en 1950 a partir de fotografías aéreas". Crédito Dave Fox
A medida que el permafrost rico en hielo y el terreno glaciar se derriten, el hielo terrestre que se derrite hace que la superficie terrestre colapse a través de una serie de procesos que dan como resultado la formación de una superficie terrestre irregular, llamada termokarst, compuesta de montículos y hondonadas. [6]
Los deshielos regresivos son las "características geomórficas más activas" del terreno de permafrost termokarst". [7] El permafrost se remonta a cientos de miles de años; el termokarst y sus características, como los deshielos regresivos, que son fallas de pendientes, han sido iniciados por el terreno. perturbaciones asociadas con la tala de bosques, la construcción de líneas sísmicas y caminos [8] .
El deshielo regresivo se forma sobre hielo masivo o permafrost rico en hielo, que a menudo está cubierto por una capa de vegetación de tundra bajo la cual puede haber una capa de turba. [9] La superficie RTS es convexa y está ubicada en el hombro de la ladera. [10]
El mayor deshielo se produce en las laderas orientadas al sur y al oeste. [11] Ballantyne describe cómo, a medida que el hielo escarpado se derrite, provoca fallas o hundimientos regresivos de pendientes de rápida evolución. Este deslizamiento de tierra "expone una nueva cara" de permafrost rico en hielo. [11] A medida que se produce el deshielo, la escarpa erosiva, empinada y rica en hielo se retira a medida que colapsa. Se acumula una capa activa de sedimento basal [9] que fluye hacia abajo sobre un fondo de asentamiento de gradiente bajo. Este fluye cuesta abajo a medida que "colapsa hasta la base de la exposición". [12] El suelo o base del deshielo regresivo está cubierto de sedimentos: flujos de lodo y colinas trenzadas. [9] A medida que el velo se retira progresivamente, el suelo hundido se extiende. [9]
A medida que las laderas se derriten, el permafrost rico en hielo queda expuesto y se convierte en una mezcla de lodo. [12] Los procesos termokarst pueden hacer que los lagos se agranden, las turberas colapsen y se desarrollen deslizamientos de tierra o descongelamientos." [12] [a] "Los descongelamientos regresivos se encuentran entre las características geomorfológicas más activas en el terreno de permafrost." [13]
Un estudio de 2009 clasificó las recesiones como activas, estables y antiguas. Una depresión activa es aquella que tiene una cabecera claramente definida y áreas desnudas; y una depresión estable es aquella que tiene límites claramente definidos y está completamente cubierta de vegetación. El relieve de la cabecera de una antigua depresión es una cicatriz tenue en el terreno que está cubierto de vegetación de tundra. [14]
Terminología geomórfica
La morfología de RTS comprende una cabecera vertical, una cabecera inclinada, un piso lleno de depósitos de flujo y un lóbulo que transporta sedimentos descongelados pendiente abajo. [1] La morfología de RTS comprende la pared de cabecera, escarpa de cabeza; un piso y un lóbulo. [15] [1] La cabecera vertical es empinada y rica en hielo; la cresta descendente es una "zona de cicatriz de ángulo bajo" compuesta de lechada descongelada; el lóbulo es una lengua de escombros en depresiones activas que se compone de materiales saturados que fluyeron cuesta abajo. [15]
Los deshielos regresivos son fallas de pendientes debido al deshielo abrupto del permafrost rico en hielo. [16] También se les ha llamado derrumbes de hielo terrestre, [17] termocircos, [18] flujos de lodo de tundra, [19] deslizamientos de flujo regresivo, [20] y flujos bimodales. [21] [13] Estos términos ya no son recomendados por el Centro Nacional de Datos de Hielo y Nieve (NSIDC). [21]
Los yedoma son depósitos de permafrost altamente rico en materia orgánica [22] y hielo, con un contenido de hielo que representa del 50 al 90% de su volumen. [23] Gran parte de los depósitos de yedoma han estado congelados desde hace 10.000 años, en la era del Pleistoceno . [22] En 2011, el dominio Yedoma cubría 1.000.000 de kilómetros cuadrados (390.000 millas cuadradas; 100.000.000 ha; 250.000.000 acres) de la zona de permafrost del norte, [24] principalmente en Siberia, incluido el norte de Yakutia , y también en Alaska, y en el al norte de Canadá, incluidos los territorios del Yukón. [25] [22] [b]
Una caída del deshielo regresivo es un deslizamiento de tierra lento causado por el deshielo del yedoma . [26] [27] Debido a que los depósitos de yedoma son ricos en hielo, son "especialmente propensos a procesos de deshielo rápido" y "altamente vulnerables a perturbaciones como el termokarst y los procesos de termoerosión". [28] [c]
Según la definición del Glosario multilingüe de términos de permafrost y hielo terrestre relacionado compilado por el Grupo de Trabajo de Terminología de la Asociación Internacional de Permafrost (IPA), "los deshielos regresivos consisten en una pared empinada que retrocede de manera regresiva debido a descongelamiento, y un flujo de escombros formado por la mezcla de sedimento descongelado y agua de deshielo que se desliza por la cara del muro de cabecera y se aleja". [29]
Distribución geográfica
Los deshielos regresivos son formas de permafrost o regiones glaciares y pueden encontrarse en el hemisferio norte y la meseta tibetana , desde el Himalaya hasta el norte de Groenlandia, en el norte de Canadá y Alaska. [16] [30] [31] Los RTS "se encuentran comúnmente en las orillas de los ríos y lagos del norte y a lo largo de la costa ártica, especialmente donde la subcotización está activa". [13]
Alaska
Llanura costera ártica, lago Teshekpuk, Alaska por Brandt Meixell, USGS
Canadá
Se han inventariado miles de RTS en el norte de Canadá. [32] [33] [34] [3] Había 212 RTS, que variaban en tamaño "de 0,4 a 52 ha, con 10 depresiones que superaban las 20 ha", identificados en la extensión hacia el oeste de la capa de hielo Laurentide en las montañas Richardson del noroeste de Canadá. y la región de Peel Plateau, de estos "189 han estado activos desde al menos 1985". [10] Estos deshielos afectan el terreno de permafrost en el noroeste de Canadá, donde se han identificado miles de ellos. [32] [33] [34] [3]
Estudios de varios años han mapeado y monitoreado los RTS en el delta del río Mackenzie desde 1950. Los investigadores encontraron "tasas de crecimiento significativamente más altas" de los RTS entre 1973 y 2004 que entre 1950 y 1973, lo que sugiere que se ha producido un "impulsor regional de la caída del crecimiento". controles específicos del sitio subsumidos". [35]
Porcelana
Al otro lado de la meseta tibetana , también conocida como meseta Qinghai-Tíbet (QTP), el estrecho corredor de ingeniería de 632 kilómetros (393 millas) de largo sobre permafrost (el corredor de ingeniería Qinghai-Tíbet) une Lhasa en el interior de China con Golmud en el Tíbet. Región Autónoma . Un inventario de 2022 identificó 875 RTS ampliamente distribuidos, [36] a lo largo del corredor altamente desarrollado con importantes infraestructuras, incluido el ferrocarril Qinghai-Tíbet y la autopista Qinghai-Tíbet , "así como torres de energía y comunicaciones". [37]
Dos tercios del territorio de Rusia consisten en terreno de permafrost, que representa la mayor proporción en el mundo. [26] Es aquí, en el centro de Yakutia , en la taiga de Siberia Oriental, en el distrito Verkhoyansky de la República de Sajá , donde se encuentra el mayor deshielo regresivo, el cráter Batagaika . [26] Debido a su enorme tamaño (tiene un kilómetro de largo y 100 metros (330 pies) de profundidad y crece anualmente [38]) , el cráter Batagaika ha sido llamado "megaslump", una gran depresión regresiva de deshielo. [39] [38] El cráter es una característica de una "depresión termokarst"; A diferencia de otras depresiones termokarst en terrenos de permafrost, incluidas las que se encuentran en el norte de Canadá, el cráter Batagaika es mucho más profundo, de "dos a tres veces más profundo". [27]
En 2016, el científico y profesor de la Universidad de Sussex, Julian Murton, dirigió una expedición para llevar a cabo un estudio piloto del cráter Batagaika , "uno de los sitios 'más importantes' del mundo para el estudio del permafrost". [27] Los residentes locales que viven cerca del cráter se refieren a él como una "puerta de entrada al infierno". [26] El pueblo Yakutiano cree que el cráter es la puerta de entrada al mundo inferior, uno de los tres mundos, que incluyen los mundos superior y medio. [27]
Se ha estimado que la capa inferior de sedimento de permafrost tiene "al menos seiscientos cincuenta mil años", según la datación por luminiscencia de las perforaciones extraídas por Murton y su equipo. [26] Murton dijo que esto significa que el permafrost "sobrevivió al período interglacial anterior, que comenzó hace unos ciento treinta mil años... El permafrost más antiguo de Eurasia ha estado dando vueltas durante más de medio millón de años... Viendo que "Si sobrevivió a intensos eventos de calentamiento global en el pasado, debe ser bastante resistente". [26]
Si bien el permafrost es resistente, no es invulnerable. El cráter Batagaika comenzó a formarse en la década de 1960, tras la tala de una gran zona boscosa. Desde entonces ha crecido 30 m (100 pies) al año. [26] En 2008, hubo grandes inundaciones en el área que aceleraron el crecimiento de la depresión. [27]
En 2016 y 2017, un grupo de investigadores estudió los deshielos regresivos en el noreste de Siberia: uno en la isla Kurungnakh en el delta del río Lena y el segundo en Duvanny Yar, cerca del río Kolyma . En 2018, un equipo internacional de científicos encontró un nematodo en una madriguera de ardillas del Pleistoceno en el afloramiento de Duvanny Yar que se estimaba que tenía unos 32.000 años. Los científicos descongelaron los nematodos; revivió y comenzó a moverse y comer, lo que lo convirtió en uno de los animales multicelulares vivos más antiguos de la Tierra. [40] [41]
Mongolia
Hay una caída regresiva del deshielo de pingo en el valle de Akkol, uno de los tres valles en forma de U, incluidos Taldura y Karaoyuk, que comprenden las montañas de Altai en la cordillera Chuyskiy del sur en Mongolia. Durante el Holoceno, estos tres valles estuvieron ocupados por hielo en distintos momentos. [42] Las características indicadoras de permafrost del valle de Akkol incluyen glaciares de roca, pingos . [42]
Cambio climático
A medida que el clima se calienta, los deshielos regresivos del "termokarst que alteran el terreno" representan los "cambios más rápidos y dramáticos" en las regiones de permafrost. [43]
El permafrost en el hemisferio norte, que cubría aproximadamente 23.000.000 de kilómetros cuadrados (8.900.000 millas cuadradas; 2,3 × 10 9 ha; 5,7 × 10 9 acres), que representa el 24% del área terrestre, en 1997 [44] es vulnerable al calentamiento climático. [28] De los 950 mil millones de toneladas de carbono estimados en el permafrost, el dominio yedoma almacena poco menos del 50% de este carbono. [22]
Los RTS "representan una respuesta paisajística particularmente dramática que se espera que se intensifique en magnitud y frecuencia con el futuro cambio climático". [4] Ellos "contribuyen con grandes volúmenes de materiales pendiente abajo hacia lagos, redes de drenaje y zonas costeras". [4]
Los RST descongelan "hectáreas de permafrost anualmente". [3] [15] Los RTS "normalmente retroceden y se expanden a un ritmo elevado". [16] Los RTS dañan la "infraestructura y liberan carbono conservado en el suelo congelado". [dieciséis]
Modificación de arroyos y ríos
Se ha demostrado que los deshielos "modifican la descarga de arroyos y ríos (Kokelj et al. 2013) y la composición geoquímica y las cargas de sedimentos de arroyos y lagos (Kokelj et al. 2009; Malone et al. 2013; Rudy et al. 2017). ; Tanski et al. 2017) [3]
"Esto ha afectado negativamente a los ecosistemas acuáticos, incluidas las comunidades de macroinvertebrados bentónicos (Chin et al. 2016). [3]
Consecuencias potenciales
Las caídas regresivas del deshielo amenazan la infraestructura de Canadá y contribuyen a la contaminación por mercurio en el agua. [47]
En el Ártico canadiense occidental, los residentes inuvialuit de la aldea de Sachs Harbour , en la isla Banks, informaron haber visto un aumento en el número de depresiones, lo que había afectado "los viajes para actividades tradicionales de caza y pesca". [48] [5]
Monitoreo RTS
"Los avances en las técnicas de detección remota y su aplicación en un amplio conjunto de estudios de detección de cambios indican aumentos recientes en las tasas y la magnitud del termokarst, incluida la caída regresiva del deshielo, la expansión de los lagos y la transformación de turberas congeladas en humedales colapsados". [2]
En Canadá, se están instalando sistemas de alerta computarizados para monitorear la humedad, la temperatura y otros factores en los RTS que amenazan la infraestructura, como la autopista de Alaska . Uno de los primeros sistemas de alerta incluye varios en el norte de Quebec y uno en Takhini Slump. Existen planes para instalar sistemas a lo largo de la autopista Dempster , en los Territorios del Yukon y los Territorios del Noroeste . [49] El Takhini Slump, ubicado a 30 kilómetros (30.000 m) al norte de Whitehorse , se está "descongelando a un ritmo más rápido que nunca", según Fabrice Calmels y su equipo de investigación que llegaron a la zona en 2019, cuando el Takhini Slump tenía 95 años. metros (312 pies) de la autopista Alaska ; en 2021 estaba a 40 metros (130 pies) de distancia. [49]
Un informe de datos científicos del sistema terrestre de 2022 describió la implementación de una serie de sensores y un conjunto de datos de observación integrados utilizados para monitorear la "deformación hidrológica y térmica" del RSS para mitigar los daños a la infraestructura de los proyectos de ingeniería del corredor de ingeniería Qinghai-Tíbet. [37]
Mitigación
"Se requiere un mayor conocimiento sobre la dinámica de la actividad del deshielo para caracterizar mejor su impacto en el medio ambiente". [3] Según un estudio de 1990, se utilizó aislamiento de astillas de madera en laderas ricas en hielo para frenar el hundimiento a lo largo de la "ruta del oleoducto desde Norman Wells, NWT, hasta Zama, Alberta". [15] [15]
Notas
^ "El término termokarst describe los procesos y accidentes geográficos que implican el colapso de la superficie terrestre como resultado del derretimiento del hielo terrestre". (Kokelj y Jorgenson 2013)
^ El Centro Nacional de Datos de Hielo y Nieve (NSIDC) define el yedoma como un "tipo de permafrost del Pleistoceno (formado entre 1,8 millones y 10.000 años antes del presente) que contiene una cantidad significativa de material orgánico con un contenido de hielo del 50 al 90 por ciento en volumen. El deshielo del yedoma es una fuente importante de metano atmosférico."
^ Una depresión geológica es una forma común de pérdida de masa, cuando una masa de material se mueve hacia abajo a lo largo de una superficie curva, generalmente ni rápido ni muy lejos. La superficie de la ruptura tiene forma de cuchara y es cóncava hacia arriba o hacia afuera. La depresión crea una escarpa en forma de media luna en la cabeza y la superficie superior del bloque está inclinada hacia atrás. Cuando la pendiente es demasiado pronunciada, comúnmente se produce un hundimiento. Una depresión puede ocurrir cuando la orilla del río se vuelve demasiado empinada o en un acantilado costero socavado por la acción de las olas." (Tarbuck y Lutgens 1999)
^ "La datación por radiocarbono mostró que es probable que RTS haya estado activo alrededor de 300 años antes de Cristo y ahora está atravesando un período similar de mayor actividad". (Lantuit et al 2012)
^ "El clima más cálido y húmedo del norte durante las últimas décadas ha provocado una mayor actividad termokarst en terrenos de permafrost". (Armstrong et al 2018, (Kokelj y Jorgenson 2013)
^ "Nuestra observación de que la intensificación más rápida de la actividad de depresión ocurrió en el ambiente más frío (Jesse Moraine en la isla Banks) indica que los paisajes con núcleos de hielo en ambientes fríos de permafrost son altamente vulnerables al cambio climático" (Segal, Lantz y Kokelj 2016)
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