科学家们确定了北极景观的解剖如何随着气候变化的加速而变化

西蒙弗雷泽大学和不列颠哥伦比亚大学共同领导的一项新研究表明，加拿大北极地区全球变暖的加剧导致永久冻土景观中的河网结构在短短 60 年内发生了深刻的变化。该团队记录了气候变化、多边形地面的冻融动态、洪水输送地表水以及冰雪融化之间的强大相互作用，开发了控制河道速度和模式的物理控制的新观点这些脆弱景观的开发。

“我们在河流网络演化中发现的一个关键过程是，它们的发展受到水流过大约 10 米宽的多边形区域的影响，这些区域是通过北极地区土壤的冻结和融化而形成的，”说Shawn Chartrand，西蒙弗雷泽大学环境科学学院助理教授，也是今天发表在《自然通讯》杂志上的研究的主要作者。“这种影响还受到洪水事件的时间、强度和持续时间，以及下面的沉积物颗粒基质是否被冻结或部分冻结的影响。”

查特兰德是一个国际研究小组的成员，该小组在有史以来最强烈的夏季变暖事件之一开始时抵达无人居住的阿克塞尔海伯格岛。他们的实地研究集中在穆勒冰盖以东的岛上的麝牛谷。研究人员将 1959 年的航空照片与现场观测以及 2019 年收集的最先进的光探测和测距 (LiDAR) 数据相结合，以了解阿克塞尔·海伯格岛的地貌在 60 年来如何演变。

研究合著者、该大学地球、海洋和大气科学教授马克·杰利内克(Mark Jellinek)表示：“相互关联的物理过程可以加深河道并扩大河网，创造更多的热交换表面积，从而提高当地永久冻土融化的速度。”不列颠哥伦比亚省。“随着有机土壤碳的融化和永久冻土的消退，这些连锁效应会增加北极温室气体的释放。”

利用 LiDAR 数据，该团队生成了 400 米山谷部分的数字高程模型 (DEM)。查特兰德说：“通过对水如何在景观中流动进行建模，我们发现洪水流经相互连接的多边形槽会增加侵蚀和河道发育的可能性。”

山谷湖泊的洪水，以及积雪和地面冰的季节性融化，使水在山谷中凝聚，为粗沉积物的运输和谷底河道网络的发展创造了条件。然而，解冻高峰期间洪水发生的时间会影响侵蚀的程度。“气温升高在这里发挥了作用，”他解释道。“我们预测，侵蚀和沉积物输送对洪水是否发生在气温升高之前或之后很敏感，因为这会影响沉积物颗粒基质解冻的深度，从而影响颗粒是否被洪水输送。”

研究人员表示，未来的挑战将是应用这些数据来生成预测物理模型，帮助了解未来几十年以变暖和气候变化加剧为特征的北极河流网络将如何演变。他们指出，随着不断扩大的河流网络将把更多的沉积物以及营养物质和金属带入脆弱的流域和渔业，从而对沿海野生动物、水域和人口产生潜在的重大影响，因此，紧迫性进一步增加。

研究小组还包括来自芬兰地理空间研究所、行星与地球科学实验室 ( UMR CNRS 6112)、西安大略大学和喷气推进实验室的科学家。

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