Σύγχρονη Δυναμική των Παγετωνικών Λιμνών

Από RemoteSensing Wiki

Σύγχρονη Δυναμική των Παγετωνικών Λιμνών: Σύγκριση Μεταξύ Επιλεγμένων Συστημάτων που Αναπτύσσονται στις Βόρειες, Κεντρικές και Νότιες Περιοχές Spitsbergen

Πρωτότυπος τίτλος: Contemporary Dynamics of Glacial Lakes: Comparison Between Selected Systems Developing in Northern, Central and Southern Regions in Spitsbergen

Συγγραφείς: Alfred Jahn Cold Regions Research Centre, Department of Geomorphology, Institute of Geography and Regional Development, University of Wrocław, Wrocław, Poland

Πηγή: https://sciendo.com/article/10.14746/quageo-2024-0033

Λέξεις κλειδιά: Παγετωνικές λίμνες, GLOF, Μετασχηματισμός Τοπίου, Σβάλμπαρντ, Υψηλή Αρκτική

1. Εισαγωγή

Οι παγετωνικές λίμνες (GL) αποτελούν σημαντικό χαρακτηριστικό των πολικών και ορεινών τοπίων, υποδεικνύοντας την επίδραση της κλιματικής αλλαγής. Οι υποχωρούντες παγετώνες αποκαλύπτουν νέες περιοχές, όπου με την κατάλληλη μορφολογία και φράγματα όπως μοραίνες, συγκρατούνται νερά που σχηματίζουν παγετωνικές λίμνες. Οι λίμνες αυτές είναι ευάλωτες λόγω του λιωσίματος του πάγου, με κίνδυνο καταστροφικών πλημμυρών (GLOFs), που απειλούν οικισμούς και υποδομές. Παρά την παγκόσμια έρευνα, οι παγετωνικές λίμνες στο Σβάλμπαρντ έχουν μελετηθεί ελάχιστα. Για να καλυφθεί το κενό, εξετάστηκαν παραδείγματα λιμνών όπως η Goësvatnet (λίμνη που φράσσεται από πάγο, με εποχικές διακυμάνσεις και ετήσιες GLOFs), οι Knivseggbreen και Nepebreen (μοραινικά φράγματα που προκάλεσαν αποστράγγιση λιμνοθαλασσών), και η Crammebreane (κεντρική μοραινή που υπέστη διάβρωση και μεταφορά ιζημάτων). Επίσης, αναλύθηκε η λίμνη Ragnarbreen, που έχει αναπτυχθεί σταθερά από τη Μικρή Εποχή των Παγετώνων χωρίς σημάδια καταστροφών. Η μελέτη έδειξε τις ομοιότητες και διαφορές στα συστήματα παγετωνικών λιμνών και ανέδειξε τις αλλαγές στο παραπαγετωνικό τοπίο λόγω έντονων μετασχηματισμών.

Εικόνα 1: Επιλεγμένες λεκάνες απορροής για περιπτωσιολογικές μελέτες παγετωνικών λιμνών του Σβάλμπαρντ. Α - Χάρτης της Σπιτσβέργης, Β - Nepebreen και Knivseggbreen, Γ - λεκάνη απορροής Crammerbreen, Δ - λεκάνη απορροής Ragnarbreen, Ε - Gåsbreen λεκάνη απορροής. Πηγή: NPI Ortofoto και Basiskart. NPI, Νορβηγικό Πολικό Ινστιτούτο.

2. Περιοχή μελέτης

Η μελέτη επικεντρώθηκε σε επιλεγμένες λεκάνες απορροής παγετωνικών λιμνών στο Αρχιπέλαγος του Σβάλμπαρντ. Αυτές περιλαμβάνουν περιοχές με διαφορετικές γεωλογικές συνθήκες και κλιματικές επιρροές:

• Knivseggbreen και Neppebreen (βορειοδυτική Σπιτσβέργη): έντονη επίδραση του πολικού κλίματος.
• Crammerbreen (νοτιοδυτική Bellsund): πλευρικό παγετωνικό σύστημα που διασπάστηκε σε μικρότερους παγετώνες.
• Ragnarbreen (κεντρικό Σβάλμπαρντ): προστατευμένο από θαλάσσιες επιρροές, με ξηρότερο κλίμα.
• Gåsbreen (νότια Sørkapp Land): επηρεάζεται από το ψυχρό και θερμό ρεύμα της Σπιτσβέργης.

Η μορφολογία των περιοχών κυμαίνεται από παγετωνικές κοιλάδες έως μη παγετωνικές, ενώ η γεωλογία περιλαμβάνει ποικιλία πετρωμάτων, όπως φυλλίτη, χαλαζία και γνευσίτες.

Εικόνα 2:Μεθοδολογική διαδικασία. DEM - ψηφιακό μοντέλο υψομέτρου- GLOF - πλημμύρα από παγετώδη λίμνη.

3. Μεθοδολογία

Η μελέτη βασίστηκε αποκλειστικά σε δεδομένα τηλεπισκόπησης. Τα κύρια εργαλεία ήταν:

• Ψηφιακά Μοντέλα Ανύψωσης (DEM): Χρησιμοποιήθηκαν μοντέλα από το ArcticDEM Explorer και το Νορβηγικό Ινστιτούτο Πολικών Ερευνών. Οι αναλύσεις επικεντρώθηκαν σε λεκάνες απορροής, με χρήση υδρογραφικών εργαλείων για καθορισμό κατευθύνσεων ροής και εκτίμηση ορίων λεκάνης.
• Μορφομετρικές Αναλύσεις: Περιελάμβαναν υπολογισμό κλίσεων και διαμήκη προφίλ παγετώνων. Εκτιμήθηκαν οι ποσότητες νερού που αποστραγγίστηκαν από παγετωνικές λίμνες κατά GLOF.
• Δορυφορικές Εικόνες: Αναλύθηκαν πρόσφατες εικόνες υψηλής ανάλυσης (SkySat) για τον εντοπισμό παγετωνικών λιμνών. Οι εικόνες φωτίστηκαν και επεξεργάστηκαν για καλύτερη ανάλυση, παρά τις σκιές και τις καιρικές προκλήσεις.

Η μελέτη ανέδειξε τα εργαλεία τηλεπισκόπησης ως σημαντικά για την κατανόηση των δυναμικών των παγετωνικών λιμνών.

Εικόνα 3:Οι λεκάνες απορροής των Crammerbreen, Gåsbreen, καθώς και των Knivseggbreen και Neppebreen πριν από την GLOF και το 2023 και η λεκάνη απορροής του Ragnarbreen το 2015 και το 2023. Η αριστερή στήλη δείχνει το DEM της λεκάνης απορροής πριν από το GLOF, και η δεξιά στήλη δείχνει την τρέχουσα κατάσταση της λεκάνης απορροής, όπως φαίνεται σε δορυφορικές εικόνες με τη χρήση ρυθμίσεων που δίνουν έμφαση στο νερό (παγετώδεις λίμνες) και τους παγετώνες.Πηγή: ArcticDEM, Εικόνα © 2023 Planet Labs PBC.

4. Αποτελέσματα

Οι παγετωνικές λίμνες που μελετήθηκαν διαφέρουν στην ταξινόμησή τους:

• Η Goësvatnet είναι φραγμένη από πάγο.
• Η Crammerbreen εξελίχθηκε από λίμνη φραγμένη από μετωπικό μόρεν σε μεσαίο μόρεν λόγω υποχώρησης των παγετώνων.
• Οι λίμνες στα Knivseggbreen, Neppebreen και Ragnarbreen είναι φραγμένες από μετωπικό μόρεν.

Το κοινό τους στοιχείο είναι η τεκμηρίωση του φαινομένου των GLOF, εκτός από τη λίμνη του Ragnarbreen, που δεν έχει εμφανίσει τέτοιο φαινόμενο.

Εικόνα 4:Σύγκριση των κλίσεων (αριστερή στήλη) και των διαμήκων προφίλ (δεξιά στήλη) διαφορετικών παγετώνων και τις κλίσεις τους. Πηγή: ArcticDEM. DEM, ψηφιακό μοντέλο υψομέτρου.

Πάγοι και παγετωνικές λίμνες

Οι επιλεγμένοι πάγοι και οι παγετωνικές λίμνες που μελετήθηκαν στη Σβάλμπαρντ διαφέρουν ως προς το μέγεθος, τη μορφολογία και την επίδραση των πλημμυρών GLOF στην περιοχή εκροής τους. Η λίμνη Goësvatnet, φραγμένη από πάγο, παρουσίασε κυκλικές πλημμύρες GLOF, με τη μεγαλύτερη το 1956. Η μεγαλύτερη καταγεγραμμένη πλημμύρα συνέβη το 1990 στην περιοχή του Gåsbreen, ενώ η πλημμύρα στην περιοχή του Crammerbreen το 2019 είχε σοβαρές επιπτώσεις στην περιοχή εκροής. Οι λίμνες στο Knivseggbreen και Neppebreen είναι σχετικά συμμετρικές και έχουν αναπτυχθεί από την Εποχή των Παγετώνων. Η περιοχή του Crammerbreen υπήρξε αρχικά φραγμένη από μετωπικές μορφές, αλλά οι κεντρικές μορφές της κατέρρευσαν λόγω της τήξης του πάγου, προκαλώντας φαινόμενο GLOF. Η λίμνη του Ragnarbreen είναι σταθερή, χωρίς να έχει καταγραφεί κανένα φαινόμενο GLOF μέχρι σήμερα.

Κλίσεις

Τα μακροσκοπικά προφίλ των επιλεγμένων παγετώνων παρουσιάζουν διαφορετικές χαρακτηριστικά. Ο παγετώνας Ragnarbreen έχει το πιο ήπιο προφίλ, με μια σταδιακή κλίση προς τη λίμνη Ragnarvatnet. Αντίθετα, οι παγετώνες Knivseggbreen, Neppebreen και Gåsbreen έχουν απότομες πλαγιές κοντά στην προέλευση τους, με ήπια κατηφόρα προς τις λίμνες και την τελική μορφή τους. Ο Crammerbreen εμφανίζει την μεγαλύτερη ποικιλία λόγω μιας τεκτονικής ρωγμής που προκαλεί πτώσεις πάγου με πολύ απότομη κλίση.

5. Συζήτηση

Οι παγετώδεις λίμνες του Σβάλμπαρντ παρουσιάζουν δυναμικές αλλαγές από την Ελάχιστη Μέγιστη Επέκταση (LIA), με αποτέλεσμα τη συγχώνευση λιμνών και την απομόνωση τους από τους τροφοδότες τους παγετώνες. Τα γεγονότα GLOF μπορεί να προκαλέσουν εκροές ή εξαφάνιση αυτών των λιμνών. Ειδικά στη περιοχή του Crammerbreen και του Ragnarbreen, οι παγετώνες υποχωρούν σε απότομες πλαγιές, επηρεάζοντας τη σχέση των λιμνών με τους παγετώνες. Οι μικρότεροι παγετώνες τείνουν να δημιουργούν λιμνές με πιο γρήγορη αποπάγωση, ενώ οι μεγαλύτεροι, όπως ο Ragnarbreen, παρουσιάζουν μεγαλύτερη σταθερότητα. Οι παγετώδεις λίμνες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη συγκράτηση και μεταφορά ιζημάτων στο τοπίο.

6. Συμπεράσματα

Η μελέτη εξετάζει την αντίδραση των παγετώδων λιμνών στο Σβάλμπαρντ στις διαδικασίες αποπάγωσης, εστιάζοντας σε τέσσερις διαφορετικούς τύπους λιμνών: την Goësvatnet, τη λιμνή του Crammerbreen που φράσσεται από μόραινα, και τις λίμνες που φράσσονται από μετωπικές μόραινες στον Knivseggbreen, Neppebreen και Ragnarbreen. Η σταθερότητα της λίμνης Ragnarbreen εξηγείται από την προστατευμένη της θέση και την επιρροή μιας μεγάλης παγετωνικής καλύπτρας, σε αντίθεση με τις άλλες περιοχές που παρουσιάζουν αυξημένη ευπάθεια σε GLOF λόγω της ταχύτερης αποπάγωσης και των μεταβαλλόμενων περιβαλλοντικών συνθηκών. Η ανάλυση καταδεικνύει την πολυπλοκότητα των αλληλεπιδράσεων παγετώνων και λιμνών στον Αρκτικό τοπίο και την σημαντικότητα της τοποθεσίας στην κατανόηση αυτών των φυσικών χαρακτηριστικών. Οι περιοχές στο νοτιοδυτικό Σπιντσβέργκεν, όπως οι Gåsbreen και Crammerbreen, παρουσιάζουν ταχύτερες αλλαγές από τις περιοχές του Knivseggbreen, Neppebreen και Ragnarbreen, γεγονός που υπογραμμίζει τις διαφοροποιήσεις στην εξέλιξη των παγετώδους λιμνών στο Σβάλμπαρντ.