گروهی از پژوهشگران دانشگاه سایمون فریزر و دانشگاه بریتیش کلمبیا در کانادا، هنگام بررسی فرسایش رودخانهای در ارتفاعات شمالگان با نتیجهای روبهرو شدند که در ابتدا حتی خودشان هم باورش نمیکردند: در شرایط مشخص، رسوبات یخزده میتوانند تا حدود ۱۰ برابر سریعتر از رسوبات معمولی فرسایش پیدا کنند.
تصور رایج این بود که یخ موجود میان ذرات خاک و رسوبات مانند نوعی چسب عمل میکند و آنها را کنار یکدیگر نگه میدارد. بنابراین، زمین منجمد باید در برابر جریان آب مقاومت بیشتری داشته باشد و رودخانهها با سرعت کمتری مسیر خود را در آن باز کنند.
اما مشاهدات میدانی با این فرض سازگار نبودند. پژوهشگران متوجه شده بودند کانالهای رودخانهای جدید در برخی مناطق شمالگان با سرعتی غیرمنتظره شکل میگیرند؛ تا جایی که سرعت فرسایش میتوانست حتی از مناطق معتدل بیشتر باشد.
پژوهشگران برای بررسی دقیقتر موضوع، آزمایشهایی کنترلشده در آزمایشگاه انجام دادند. نتیجه همان چیزی بود که دادههای میدانی نشان میداد: فرسایش در بستر یخزده، تحت شرایط خاص، بسیار سریعتر اتفاق میافتاد.
جوناس اشنفلدر، دانشمند محیطزیست دانشگاه سایمون فریزر، میگوید آنها در ابتدا انتظار داشتند نتیجه کاملاً برعکس باشد. گروه آزمایشها را چندین بار تکرار کرد تا مطمئن شود آنچه مشاهده میکند ناشی از خطا نیست.
پژوهشگران دریافتند رسوبات یخزده در دورههای ذوب فصلی میتوانند تا حدود ۱۰ برابر سریعتر از رسوبات غیرمنجمد فرسایش پیدا کنند
بهگزارش ساینسآلرت، پژوهشگران برای آزمایش خود کانالی شیشهای به طول ۱۲۰ سانتیمتر و عرض دو سانتیمتر ساختند و آن را روی سطحی شیبدار قرار دادند. مهرههای شیشهای نیز نقش شن و رسوبات بستر رودخانه را ایفا میکردند. سپس جریان آب را روی نمونههای یخزده و نمونههای غیرمنجمد به حرکت درآوردند. پدیدهای که پیشتر در طبیعت مانند یک ناهنجاری عجیب به نظر میرسید، بارها در محیط آزمایشگاه تکرار شد.
شان چارترند، دانشمند محیطزیست دانشگاه سایمون فریزر، میگوید نتایج آنقدر دور از انتظار بود که اعضای گروه ابتدا تصور میکردند مشکلی در آزمایش وجود دارد. حتی تعدادی از همکارانی که در جریان یافتهها قرار گرفتند، در ابتدا نتیجه را باور نکردند؛ اما آزمایشهای بعدی نیز همان الگو را نشان دادند.
پژوهشگران سپس با استفاده از حرکت آب و ذرات در آزمایشها، مدلهای ریاضی توسعه دادند تا دلیل این رفتار را توضیح دهند. آنها همچنین برای مقایسهی مدلها با شرایط واقعی به جزیرهای در مجمعالجزایر قطبی کانادا رفتند.
- 03 اسفند 04مطالعه '4
- 05 خرداد 05مطالعه '4
نتایج نشان میدهد نکتهی اصلی به زمان آغاز ذوب فصلی مربوط میشود. وقتی زمین کاملاً یخزده است، همانطور که انتظار میرود، فرسایش بسیار محدود میشود؛ زیرا ذرات تقریباً امکان حرکت ندارند. اما با گرمترشدن هوا، ابتدا فقط لایهی نازکی از خاک و رسوبات سطحی ذوب میشود، درحالیکه لایهی زیرین همچنان منجمد باقی میماند.
در چنین شرایطی، آب نمیتواند بهسادگی به عمق زمین نفوذ کند؛ زیرا لایهی یخزدهی زیرین مانند مانع عمل میکند. درنتیجه، بخش بیشتری از آب روی سطح حرکت میکند و در مسیرهای مختلف پخش میشود.
همین جریان سطحی میتواند مقدار بیشتری شن، خاک و رسوبات را با خود حمل کند و سرعت فرسایش را بهشدت افزایش دهد. بنابراین یخزدگی زمین همیشه به معنی مقاومت بیشتر در برابر فرسایش نیست؛ مرحلهی گذار میان یخزدگی و ذوبشدن میتواند شرایطی ایجاد کند که فرسایش را حتی تشدید کند.
چارترند میگوید چنین نتایجی یادآوری میکنند که حتی فرایندهایی که تصور میکنیم اصول آنها را بهخوبی میشناسیم، ممکن است در شرایط متفاوت رفتاری غیرمنتظره داشته باشند.
درک این پدیده با گرمترشدن شمالگان اهمیت بیشتری پیدا میکند. بخشهایی از زمین این منطقه هزاران سال منجمد بودهاند، اما افزایش دما باعث ذوبشدن یخهای دائمی و تغییر شکل چشمانداز میشود.
لایهی یخزدهی زیرین مانع نفوذ آب میشود و جریان سطحی، خاک و رسوبات بیشتری را با خود میبرد
فرایند فقط به ظاهر چشمانداز محدود نمیشود. تغییر مسیر رودخانهها و افزایش فرسایش میتواند برای زیرساختهای مناطق قطبی، از جادهها و ساختمانها گرفته تا خطوط انتقال و دیگر پروژههای عمرانی، اهمیت داشته باشد.
برای مشخصشدن ابعاد واقعی پدیده به دادههای میدانی بیشتری نیاز است. یکی از گامهای بعدی میتواند اندازهگیری فرسایش در سراسر سال و در دماها و شرایط مختلف باشد تا مشخص شود افزایش سرعت فرسایش در طبیعت دقیقاً در چه زمانی و با چه شدتی اتفاق میافتد.
اشنفلدر میگوید شمالگان به دلایل زیستمحیطی، زیرساختی و ژئوپلیتیکی اهمیت روزافزونی پیدا کرده است، اما هنوز شناخت دقیقی از واکنش چشمانداز این منطقه به تغییرات اقلیمی نداریم.
پژوهش در ژورنال Communications Earth & Environment منتشر شده است.
