Il riscaldamento globale intensificato ha trasformato i reticoli fluviali dell’Alto Artico canadese nel corso di 60 anni, influenzati da cicli di congelamento-scongelamento e schemi di inondazione. Una nuova ricerca sottolinea l’urgente necessità di modelli predittivi per prevedere futuri cambiamenti ambientali artici.
Una nuova ricerca condotta congiuntamente dalla Simon Fraser University e dalla University of British Columbia mostra che il riscaldamento globale amplificato nell’Alto Artico canadese ha determinato un profondo cambiamento nella struttura di una rete fluviale scavata in un paesaggio di permafrost in soli 60 anni. Documentando un potente intreccio tra cambiamento climatico, le dinamiche di congelamento-scongelamento del terreno poligonale e la fornitura di acqua superficiale da inondazioni, nonché da neve e ghiaccio in fusione, il team ha sviluppato una nuova visione dei controlli fisici che governano la velocità e il modello di sviluppo del canale fluviale in questi paesaggi fragili.
Terreno poligonale e flusso d’acqua
“Uno dei processi chiave che abbiamo identificato nell’evoluzione delle reti fluviali è che il loro sviluppo è influenzato dal modo in cui l’acqua scorre attraverso campi di poligoni larghi circa 10 metri, creati attraverso il congelamento e lo scongelamento del suolo nelle regioni artiche”, afferma Shawn Chartrand, professore associato presso la Scuola di Scienze Ambientali della Simon Fraser University, e autore principale della ricerca pubblicata oggi (12 settembre) sulla rivista Nature Communications.
“Questa influenza è anche influenzata dal momento, dall’entità e dalla durata degli eventi di inondazione, così come dal fatto che i substrati delle particelle di sedimenti sottostanti siano congelati o parzialmente congelati”.
Metodologia di ricerca e evoluzione del paesaggio
Chartrand fa parte di un team di ricerca internazionale che è arrivato sull’isola disabitata di Axel Heiberg all’inizio di uno degli eventi di riscaldamento estivo più intensi mai registrati. La loro ricerca sul campo si è concentrata sulla valle Muskox dell’isola, a est del ghiacciaio Muller. I ricercatori hanno combinato fotografie aeree del 1959 con osservazioni sul campo e dati LiDAR all’avanguardia raccolti nel 2019 per capire come il paesaggio dell’isola Axel Heiberg sia evoluto in un periodo di 60 anni.
Gli effetti a catena del riscaldamento
“I processi fisici interconnessi possono approfondire i canali fluviali e espandere le reti fluviali, creando più superficie per lo scambio di calore, il che può aumentare i tassi locali di disgelo del permafrost”, afferma il co-autore dello studio Mark Jellinek, professore di Scienze della Terra, Oceaniche e Atmosferiche presso la University of British Columbia. “Questi effetti a cascata possono potenziare il rilascio di gas serra nell’Artico man mano che il carbonio del suolo organico si scongela e il permafrost si ritira”.
Utilizzando i dati LiDAR, il team ha prodotto un modello digitale di elevazione (DEM) di una sezione di 400 metri della valle. “Attraverso la modellazione di come l’acqua si muove attraverso il paesaggio, abbiamo scoperto che le acque di inondazione instradate attraverso le fosse poligonali interconnesse aumentano la probabilità di erosione e sviluppo del canale”, afferma Chartrand.
Influenza della temperatura sulle inondazioni
Le inondazioni dal lago della valle e lo scioglimento stagionale del manto nevoso e del ghiaccio del suolo contribuiscono all’acqua che si coagula a valle, creando le condizioni per il trasporto di sedimenti grossolani e lo sviluppo di reti di canali lungo il pavimento della valle. Tuttavia, il momento delle inondazioni durante il disgelo di picco può influenzare quanto erosione si verifica. “Le temperature dell’aria in riscaldamento giocano un ruolo qui”, spiega. “Prevediamo che l’erosione e il trasporto di sedimenti siano sensibili a se le inondazioni si verificano prima o dopo un periodo di temperature elevate dell’aria, perché ciò influenza la profondità a cui i substrati delle particelle di sedimenti sono scongelati, e quindi se le particelle sono trasportate dalle acque di inondazione”.
Guardando avanti: prevedere i cambiamenti futuri
I ricercatori affermano che la sfida in avanti sarà applicare questi dati per produrre modelli fisici predittivi che aiutino a capire come le reti fluviali artiche si evolveranno nei prossimi decenni segnati sia dal riscaldamento che dall’intensificazione della variabilità climatica. Essi sottolineano l’urgenza aggiunta poiché le reti fluviali in espansione trasporteranno carichi sedimentari maggiori, così come nutrienti e metalli, in bacini idrografici fragili e pescherecci con potenziali conseguenze significative per la fauna selvatica, le acque e le popolazioni costiere.
Il team di ricerca includeva anche scienziati del Finnish Geospatial Research Institute, del Laboratoire de Planétologie et Géosciences (UMR CNRS 6112), dell’University of Western Ontario e del Jet Propulsion Laboratory.