Арктические реки разрушают берега в 10 раз быстрее, чем считалось
Долгое время считалось, что вечная мерзлота сдерживает эрозию почвы. Канадские климатологи выяснили, что это не так. При сезонном таянии арктические реки разрушают грунт в 10 раз быстрее, чем реки в умеренном климате. Исследование опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.
Что показали эксперименты
Долгое время господствовала гипотеза, согласно которой лед, заполняющий поры в вечной мерзлоте, работает как цемент, надежно скрепляя песок, гальку и глину и тем самым препятствуя их смыву. Однако реальные замеры на реках канадского арктического архипелага показывали аномально быстрое появление новых русел. Чтобы разобраться в этом противоречии, ученые из Университета Саймона Фрейзера и Университета Британской Колумбии провела серию лабораторных опытов.
Для эксперимента был сконструирован прозрачный желоб с бортами из стекла длиной 120 сантиметров и шириной всего 2 сантиметра, установленный под наклоном. Вместо натурального речного гравия внутрь поместили стеклянные шарики одинакового диаметра. Когда воду пропускали над замерзшим слоем отложений, вынос частиц оказался в среднем в 10 раз выше, чем когда вода проходила над талым дном.
«Мы ожидали увидеть прямо противоположное, — признается эколог Йонас Эшенфельдер. — Эксперименты перезапускали снова и снова, пока руководитель не поверил цифрам».
Вторая серия опытов дала тот же самый результат. После этого ученые разработали математическую модель, описывающую движение шариков и водных потоков, а затем отправились на остров Девон в Канадской Арктике, чтобы проверить расчеты в природных условиях. Результаты полевых наблюдений совпали с лабораторными тестами.
Почему в Арктике происходит эрозия почвы
Разрушение почвы в Арктике объясняется тем, как мерзлый грунт взаимодействует с талой водой. Ранней весной оттаивает только верхний слой почвы, а лежащая под ним многолетняя мерзлота остается водонепроницаемой. Талая вода не может уйти вглубь, поэтому растекается в стороны, увлекая с собой гораздо больше песка и ила, чем речной сток в умеренных широтах.
Полное промерзание почвы зимой действительно тормозит эрозию, однако короткого периода сезонного подтаивания достаточно, чтобы перекроить речное русло. Именно этот механизм объясняет, почему в высоких широтах так быстро появляются новые речные сети.
Арктика и глобальное потепление
Открытие канадских исследователей особенно важно сейчас, в эпоху масштабных климатических изменений. Сегодня таяние вечной мерзлоты ускоряется, и вместе с ней на глазах меняется и арктический ландшафт. Исследователи называют этот процесс «пробуждением». Появляются многочисленные водотоки, влияющие на экосистемы и инфраструктуру.
«Арктика становится критически значимым регионом с точки зрения экологии, но мы все еще плохо представляем, как она отреагирует на потепление, — говорит Эшенфельдер. — Наша работа помогает уменьшить этот пробел».
В дальнейшем ученые планируют организовать круглогодичный мониторинг рек Заполярья при разных температурах, чтобы детальнее описать механизм ускоренной эрозии.
