Συμπεριφορά του παγετώνα Hispar, Πακιστάν, μεταξύ 2013 και 2017 που ανιχνεύθηκε από παρατηρήσεις τηλεπισκόπησης

Από RemoteSensing Wiki

Surge of Hispar Glacier, Pakistan, between 2013 and 2017 detected from remote sensing observations

Σύνδεσμος: https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2017.12.018

Συγγραφείς: Irfan Rashid, Tariq Abdullah, Neil F. Glasser, Heena Naz, Shakil Ahmad Romshoo

Εκδόθηκε: Geomorphology Volume 303, 15 February 2018, Pages 410-416

Περίληψη

Η μελέτη αναλύει την συμπεριφορά ενός παγετώνα που αναπτύσσεται ενεργά, του Hispar, στο Πακιστάν με τη χρήση μεθόδων τηλεπισκόπησης. Χρησιμοποιήθηκε παγχρωματική εικόνα ανάλυσης 15 μ του Landsat 8 OLI από το 2013 έως το 2017 για να εκτιμήσει τις μεταβολές της ταχύτητας των παγετώνων, της γεωμορφολογίας των παγετώνων και των υπερυψωμένων υδάτινων σωμάτων. Η ψηφιοποίηση επί οθόνης χρησιμοποιήθηκε για να ποσοτικοποιήσει τις αλλαγές στη γεωμορφολογία και τη δυναμική των υπερυψωμένων υδάτινων σωμάτων στον παγετώνα. Οι εκτιμήσεις ταχύτητας δείχνουν ότι το ανώτερο τμήμα του παγετώνα υφίσταται ενεργή αύξηση, η οποία επηρεάζει όχι μόνο την κατανομή των συντριμμιών αλλά επιδρά στην ανάπτυξη υδάτινων σωμάτων. Επίσης μεταβολές στον αριθμό και το μέγεθος των λιμνών παρατηρήθηκαν κατά την περίοδο παρατήρησης από το 2013 έως το 2017.

Εισαγωγή

Τοποθεσία του παγετώνα Hispar στο Karakoram, Ψηφιακό μοντέλο εδάφους από το ASTER GDEM v2

Οι παγετώνες τύπου surge περνούν από μια ενεργή φάση και από μια φάση ηρεμίας. Ενώ η ενεργή φάση χαρακτηρίζεται από επαναλαμβανόμενη μη σταθερή ροή που μπορεί να διαρκέσει από μερικούς μήνες έως χρόνια, η φάση ηρεμίας διαρκεί περισσότερο, δεκάδες έως εκατοντάδες χρόνια. Η εποχή της αύξησης των παγετώνων Karakoram ποικίλλει. Μερικές αυξήσεις αναπτύσσονται εξαιρετικά γρήγορα ενώ άλλες αναπτύσσονται σταδιακά, σε αρκετά χρόνια. Δεδομένα από οκτώ παγετώνες, δείχνουν ότι κανένας μηχανισμός δεν είναι σε θέση να περιγράψει εκτενώς την αστάθεια της ροής των παγετώνων από το είδος Karakoram αφού η ανάλυσή τους δεν έδειξε κανένα στοιχείο. Ωστόσο τα παγετώδη υδρολογικά καθεστώτα ελέγχονται από τα θερμικά καθεστώτα. Το Hispar είναι ένας πάγος μήκους περίπου 50 χιλιομέτρων που βρίσκεται στο Karakoram στην επαρχία Gilgit Baltistan του Πακιστάν. Τα βουνά που περικλείουν το Hispar και τους παραποτάμους χαρακτηρίζονται από πολύ απότομα χιονισμένα βράχια που ανεβαίνουν σε κλίσης των 77 ° και οδηγούν σε πολυάριθμες χιονοστιβάδες που τροφοδοτούν τον παγετώνα. Ο ποταμός Hispar προέρχεται από τα λιωμένα νερά του παγετώνα.

Δεδομένα και μέθοδοι

Εκτίμηση της ετήσιας ταχύτητας (μέτρα/έτος) του παγετώνα Hispar, βάσει δεδομένων του Landsat 8 για τα έτη (a) 2013-14, (b) 2014-15, (c)2015-16 και (d) 2016-17

Ο παγετώνας Hispar μετά την μετακίνησή του. Το μέτωπο της μετακίνησης υποδικνύεται με κόκκινο βέλος και το πίσω μέρος του παγετώνα με το μπλε.

Χρησιμοποιήθηκαν παγχρωματικές εικόνες από τον δορυφόρο Landsat 8 OLI με χωρική ανάλυση 15 μέτρων κατά το έτος 2013 έως 2017 για την εκτίμηση της ταχύτητας και τη γεωμορφολογική χαρτογράφηση των παγετώνων. Επιλέχθηκαν εικόνες κατά την φθινοπωρινή περίοδο καθώς είχαν τα λιγότερα σύννεφα. Η παρούσα μελέτη χρησιμοποίησε τον αλγόριθμο ανάλυσης συσχετισμού εικόνας (CIAS) για την εκτίμηση της ταχύτητας του παγετώνα, αυτός ο αλγόριθμος υπολογίζει την μετατόπιση εμφανών χαρακτηριστικών γνωρισμάτων παγετώνων σε δύο δορυφορικές εικόνες που αποκτήθηκαν σε διαφορετικά χρονική περίοδο. Επίσης, έγινε περιγραφή των πλαγιών και των μεσαίων μορφών του παγετώνα Hispar έτσι ώστε τα αποτελέσματα του φαινομένου να κατανοηθούν καλύτερα. Τα υδάτινα σώματα ταξινομήθηκαν στις δορυφορικές εικόνες από το 2013 έως το 2017. Λόγω της μεσαίας ανάλυσης των δεδομένων, μπορούσαμε να ταξινομήσουμε μόνο τα υδάτινα σώματα που είχαν έκταση 0,5 εκτάρια.

Αποτελέσματα

Ο παγετώνας μπορεί να χωριστεί σε τρεις διαφορετικές ζώνες με διαφορικές ταχύτητές. Η ζώνη 1 είχε τις χαμηλότερες ταχύτητες κατά τη διάρκεια της περιόδου αξιολόγησης, η ζώνη 2 έχει μεγάλη ταχύτητα αποκοπής ενώ η ζώνη 3 έχει λίγο ψηλότερες ταχύτητες από την ζώνη 1. Οι εκτιμήσεις της ταχύτητας έδειξαν ότι η μέση ταχύτητα του κύριου κορμού παγετώνων αυξήθηκε από 275 εκατ. Yr-1 κατά την περίοδο 2013-14 σε 344 εκατ. Yr-1 κατά τη διάρκεια του 2014-15. Η μέση ένταση αυξήθηκε ελαφρώς κατά 10 εκατ. Yr-1 φθάνοντας το μέγιστο στα 355 εκατ. Yr-1 το 2015-16 πριν από την σημαντική επιβράδυνση στα 222 εκατ. Yr-1 κατά την περίοδο 2016-17. Η ανάλυση της ταχύτητας και η οπτική επιθεώρηση των δορυφορικών δεδομένων υποδηλώνουν ότι η ανοδική πορεία άρχισε το 2013-2014 να αυξάνεται στα 910 εκατ. Yr-1, υψηλότερη σε ολόκληρη την περίοδο παρατήρησης των 5 ετών από το 2013 έως το 2017. Αν και παρατηρήθηκε μικρή μείωση της μέγιστης ταχύτητας από 910 myr-1 το 2013 - 2014 σε 863 myr-1 το 2014-2015, η μέση ταχύτητα παρέμεινε παρόμοια. Η μέση ταχύτητα του παγετώνα του Hispar αυξήθηκε ελαφρώς κατά το έτος 2015-2016 σε σύγκριση με τις προηγούμενες περιόδους 2013-2014 και 2014-15, το μοντέλο ταχύτητας των παραποτάμων για το έτος 2015-2016 δεν άλλαξε πολύ σε σύγκριση με τις προηγούμενες περιόδους αξιολόγησης. Παρόλο που δεν παρατηρήθηκε σημαντική μεταβολή στην ταχύτητα των παγετώνων, παρατηρήθηκε ότι, σύμφωνα με την οπτική δορυφορική κίνηση, ο παγετώνας είχε επεκταθεί πλευρικά. Η ανάλυση των χαρτών ταχύτητας του παγετώνα του Hispar υποδηλώνει ότι αυτή η ενεργή φάση της αύξησης ξεκίνησε το 2013-2014, πιθανώς ξεκίνησε από την επιτάχυνση των παραποτάμων T4 και T5. Ο κορμός του παγετώνα Hispar άρχισε να κινείται με παρόμοια ταχύτητα με εκείνη των παραποτάμων του από το 2013 έως το 14 έως το 2015-15. Η ταχύτητα των συνεισφερόντων παραποτάμων (Τ4 και Τ5, Σχ.2,3) που συγκλίνουν με τον κύριο κορμό κάτω από τον πάγο είναι σημαντικά υψηλότεροι με αποτέλεσμα την έναρξη της επιταχυνόμενης ροής του κορμού παγετώνων. Η μέση ταχύτητα του κυριότερου κορμού παγετώνων κατά την περίοδο 2013-2014 ήταν 280 m yr-1 ενώ οι παραπόταμοι T4 και T5 κινήθηκαν στα 445 myr-1 και 340 myr-1 αντίστοιχα.

Η ανάλυσή έδειξε ότι από τον Σεπτέμβριο του 2013 έως τον Σεπτέμβριο του 2015 τα επιφανειακά συντρίμμια των παγετώνων συγκεντρώνονταν στη χαμηλότερη ζώνη κατάλυσης του παγετώνα, η εικόνα του 2015 έχει περισσότερη κάλυψη από το χιόνι από τις άλλες, οπότε για την οριοθέτηση των συντριμμιών χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα Google Earth υψηλής ανάλυσης. Η επίδραση των βορείων παραποτάμων στη κίνηση των παγετώνων είναι πιο έντονη από τους παραποτάμους στη νότια πλευρά, που υποδεικνύεται από τη μετανάστευση της κεντρικής μορένα που τρέχει κατά μήκος του κύριου κορμού του παγετώνα. Παρόλο που οι συνεισφέροντες παραπόταμοι δεν παρουσιάζουν σημαντική μεταβολή στο πλάτος τους, παρατηρήθηκε σημαντική μεταβολή στο πλάτος του κύριου κορμού των παγετώνων μεταξύ 2013 και 2017. Η πλευρική επέκταση συνεχίστηκε καθώς ο παγετώνας κινήθηκε προς τα κάτω. Ένα μαζικό κύμα που σχετίζεται με το μέτωπο του παγετώνα που ταξιδεύει κάτω από τον παγετώνα αποκαλύπτεται με σαφήνεια από τις δορυφορικές εικόνες μεταξύ 2013 και 2015. Η μείωση και η εξαφάνιση των λιμνών των παγετώνων είναι επίσης ορατή στις δορυφορικές εικόνες. Τέλος η ανάλυση των υπερυψωμένων υδάτινων σωμάτων αποκάλυψε ότι έχουν μειωθεί σημαντικά τόσο σε αριθμό όσο και σε μέγεθος από το 2013 έως το 2017. Ο αριθμός των υδάτινων σωμάτων μειώθηκε από 183 το 2013 σε 48 το 2017, αντιστοιχώντας σε μια μεταβολή της έκτασης των 121,63 εκταρίων. Η εξαφάνιση και η μείωση των υπερυψωμένων υδάτινων σωμάτων από το 2013 έως το 2017 υποδηλώνει και πάλι την επιτάχυνση της ταχύτητας και του πάγου, που είναι χαρακτηριστικό των ενεργών υπερτάσεων, το 2017 σε σύγκριση με το 2013. Ως αποτέλεσμα, παρατηρήθηκε μείωση ή πλήρης εξαφάνιση πολλών υδάτινων σωμάτων.

Συμπεράσματα

Έχει εντοπίσει μια απότομη αύξηση του Glacier Hispar στο Karakoram μεταξύ Σεπτεμβρίου 2013 και 2015. Κατά τη διάρκεια της αύξησης, οι ταχύτητες στο κύριο τμήμα του Hispar Glacier έφτασαν τα μέγιστα ~ 900 m yr-1. Έχει αποδειχθεί επίσης ότι η αστάθεια της ροής στον κύριο κορμό του παγετώνα του Hispar καθορίζεται από τη δυναμική των παραποτάμων παγετώνων. Οι γρήγορες ταχύτητες συνοδεύονταν και από τη μείωση του αριθμού και του μεγέθους των υπερυψωμένων λιμνών και των υπολοίπων λιμνών μεταξύ 2013 και 2015.