Ученые определили, как изменение ландшафтов Арктики ускоряется вместе с климатом

Исследование под руководством Университета Саймона Фрейзера и Университета Британской Колумбии показало, что усиленное глобальное потепление в канадской Высокой Арктике вызвало глубокие изменения в структуре речной сети, прорезавшей ландшафт вечной мерзлоты всего за 60 лет.

Команда задокументировала мощное взаимодействие между изменением климата, динамикой промерзания-оттаивания полигональных грунтов и поступлением поверхностных вод во время паводков, а также таянием снега и льда. Это позволило по-новому взглянуть на физические факторы, определяющие скорость и характер развития речных русел в этих хрупких ландшафтах.

«Один из ключевых процессов, который мы выявили в эволюции речных сетей, заключается в том, что их развитие зависит от того, как вода течет через поля полигонов размером примерно 10 метров, образовавшихся в результате промерзания и оттаивания почвы в арктических регионах», — говорит Шон Шартран, доцент Школы экологических наук Университета Саймона Фрейзера и ведущий автор исследования, опубликованного в Nature Communications.

Международная исследовательская группа провела полевые работы в долине Маскокс на необитаемом острове Аксель-Хейберг, совпавшие с одним из самых интенсивных событий летнего потепления. Ученые совместили аэрофотоснимки 1959 года с полевыми наблюдениями и современными данными лазерного сканирования (LiDAR), собранными в 2019 году, чтобы понять эволюцию ландшаша за 60 лет.

«Взаимосвязанные физические процессы могут углублять русла и расширять речные сети, создавая большую площадь поверхности для теплообмена, что может увеличить локальные темпы таяния вечной мерзлоты, — отмечает соавтор работы Марк Джеллинек. — Эти каскадные эффекты могут усиливать выброс парниковых газов в Арктике по мере оттаивания органического почвенного углерода и деградации мерзлоты».

Моделирование на основе данных LiDAR и цифровой модели рельефа показало, что паводковые воды, направляемые через соединенные полигональные ложбины, повышают вероятность эрозии и формирования русел. При этом степень эрозии зависит от времени паводка относительно периода максимального оттаивания, которое влияет на глубину протаивания грунта и возможность транспорта частиц.

Исследователи подчеркивают, что следующей задачей станет создание прогнозных физических моделей на основе этих данных, чтобы понять эволюцию арктических речных сетей в будущие десятилетия, отмеченные потеплением и усилением климатической изменчивости. Это особенно актуально, поскольку расширяющиеся речные сети будут выносить больше наносов, а также питательных веществ и металлов в уязвимые водосборы, что может иметь серьезные последствия для прибрежных экосистем.