Вопросы и ответы: Арктические капилляры — симптом быстро меняющегося ландшафта

В условиях опережающего среднемирового темпа потепления в Арктике на ландшафте формируется сложная и обширная сеть капилляроподобных структур. Эти новые и быстро эволюционирующие объекты могут ускорять изменения в арктических экосистемах. Например, исчезновение озёр в тундре, несмотря на рост осадков, может быть связано с этой капиллярной системой, которая влияет не только на гидрологию, но и на объём углерода, хранящегося в вечной мерзлоте.

Чтобы понять эту систему и её влияние на регион, международная команда учёных использует новые технологии для создания панарктической карты. В недавнем комментарии в журнале Nature Water исследователи, включая Анну Лилиендаль из Woodwell Climate Research Center и профессора Университета Коннектикута Чанди Витарану, описали свой прогресс. Капилляры — это часть уникальной ландшафтной системы, связанной с ледяными жилами в вечной мерзлоте. Повторяющееся замерзание и оттаивание воды в трещинах активного слоя формирует ледяные клинья, которые приподнимают грунт, создавая сеть полигонов. Впадины (троги) между этими полигонами и образуют капиллярную дренажную сеть.

Потепление приводит к деградации краёв полигонов, углублению трогов и увеличению их водоёмкости. Летом эти мелкие водоёмы поглощают больше тепла, что ускоряет таяние вечной мерзлоты. Изолированные озёра могут соединяться, превращая капиллярную сеть в ручьи. Движущаяся вода меняет динамику питательных веществ, энергии и биогеохимических циклов в ландшафте. Полевые наблюдения показывают, что эти изменения происходят не десятилетиями, а гораздо быстрее в отдельных районах.

Для исследования этих микро-процессов (масштаб метра или менее) на огромной площади в 25 млн км² учёные использовали коммерческие спутниковые данные субметрового разрешения. При поддержке программы NSF Polar Programs они впервые создали панарктическую карту ледяных жильных полигонов, автоматизировав обработку миллионов изображений с помощью ИИ. Было идентифицировано более 1 миллиарда индивидуальных полигонов.

Этот проект открыл новые возможности для изучения и других нарушений в Арктике. Следующие шаги включают картирование инфраструктуры в панарктическом масштабе, экономическую оценку и анализ изменений сети трогов с 1930-х годов с использованием исторических аэрофотоснимков. Учёные также работают над моделью прогнозирования, используя данные спутников в режиме, близком к реальному времени, чтобы сосредоточиться на таких процессах, как таяние вечной мерзлоты и высвобождение углерода.