Эрозия арктических рек связана с таянием вечной мерзлоты
Согласно новому исследованию Калифорнийского технологического института (Caltech), вечная мерзлота — толстый слой многолетнемёрзлого грунта, покрывающий большую часть Арктики, — замедляет миграцию арктических рек. Миграция рек — это естественный процесс, при котором русло реки со временем меандрирует из-за эрозии берегов. Это изменение русла, которое также может происходить внезапно во время паводков, представляет угрозу для многих сообществ, живущих вдоль рек и зависящих от них. Выводы также важны для понимания влияния потепления климата на Арктику по мере таяния вечной мерзлоты.
Исследование, проведённое в лаборатории профессора геологии Майкла Ламба, описано в статье в журнале Nature. Под руководством аспирантки Эмили Гейман учёные сосредоточились на реке Коюкук, крупном притоке Юкона, который протекает сотни миль по внутренним районам Аляски. В научном сообществе велись споры о том, укрепляет ли мёрзлый грунт вдоль берегов реки их устойчивость к эрозии или, наоборот, способствует ей.
Из-за изменения климата вечная мерзлота медленно тает в течение десятилетий. Однако река может испытывать резкие естественные изменения в течение одного года: от очень холодного и быстрого потока ранней весной до тёплого и медленного — несколькими месяцами позже. Гейман и её коллеги использовали эти крупные сезонные изменения, чтобы заглянуть в будущее и понять, как реки будут реагировать на изменение климата в ближайшие десятилетия или столетия.
Весной река Коюкук разливается из-за таяния снега, её поток становится быстрым и холодным. Для более умеренных рек быстрый поток означает большую эрозию. Но в Арктике важна температура воды: холодная вода не может оттаять мёрзлые берега, чтобы река могла мигрировать.
В новом исследовании Гейман и её коллеги использовали спутниковые снимки реки Коюкук за последние годы и разработали методику для выявления высокодетальных изменений. Команда предположила, что если вечная мерзлота замедляет миграцию реки, то её смещение должно наблюдаться только поздним летом, когда вода прогревается. Их гипотеза подтвердилась данными со спутников, что указывает на то, что вечная мерзлота действительно замедляет миграцию рек.
Затем команда сравнила участки реки, протекающие через вечную мерзлоту, с теми, где её нет. Река Коюкук уникальна тем, что пересекает мозаику из мёрзлых и талых грунтов. Исследователи отправились в Арктику, чтобы картировать эрозию на различных излучинах реки, и обнаружили, что участки без вечной мерзлоты мигрировали в два раза быстрее, чем аналогичные излучины в районах с вечной мерзлотой.
Эта работа является частью более масштабных усилий по пониманию динамики рек и того, как они переносят углерод, питательные вещества и другие материалы, захваченные в почве.
«Миграция рек имеет значение как для местных сообществ и инфраструктуры, так и для арктической среды», — говорит Майкл Ламб. — В мёрзлой вечной мерзлоте хранится около 1500 гигатонн углерода — для сравнения, это примерно вдвое больше, чем в атмосфере. В почве также есть замёрзшая ртуть, которая может высвобождаться в реки по мере таяния мерзлоты. В конечном счёте мы пытаемся понять, что происходит с этими элементами в контексте речной эрозии».
Работа велась в сотрудничестве с коренными общинами Аляски, в частности из города Хаслия. «Для нас большая честь работать с Caltech и тем, что они выбрали наше маленькое сообщество для изучения таяния вечной мерзлоты», — говорит вождь Хаслии Карл Бёргетт. — Из-за таяния и геотехнических изменений на севере мы сталкиваемся с серьёзной угрозой потери как минимум трети нашего сообщества в короткие сроки. Надеюсь, новые собранные данные помогут получить финансирование на план переселения для нашего сообщества и столь необходимую инфраструктуру».