Studie: narušený permafrost může zrychlit erozi arktických řek až desetkrát

Tým vědců se v nové studii zaměřil na modelování eroze řek v oblastech s trvale zmrzlou půdou, konkrétně ve Vysokém Arktiku v Kanadě. Výzkumníci zkoumali, jak se koryta řek v permafrostových oblastech chovají odlišně od vodních toků protékajících nezmrzlou půdou, a dospěli k závěru, že rozdíly jsou mnohem výraznější, než se dosud předpokládalo.

Podle výsledků modelování může být eroze říčních břehů v zmrzlé půdě až desetkrát rychlejší než v půdě nezmrzlé, pokud dojde k narušení ledové vrstvy. Tento poznatek zásadně mění dosavadní představy o stabilitě krajiny v arktických oblastech, kde se dlouho předpokládalo, že permafrost naopak brání erozním procesům a udržuje koryta řek relativně stabilní.

Mechanismus, který vědci popsali, souvisí s tím, jak se led v půdě chová při kontaktu s tekoucí vodou. Dokud je permafrost neporušený, funguje jako pevné pojivo, které drží sediment pohromadě a brání jeho odplavování. Jakmile ale dojde k narušení této ledové struktury, ať už v důsledku oteplování, změny průtoku vody nebo mechanického poškození břehu, proces se rychle zrychlí. Voda získává přístup k obnaženému sedimentu a led sám o sobě přestává plnit stabilizační funkci – naopak se stává slabým místem, které erozi urychluje.

Tým využil kombinaci terénních pozorování a počítačového modelování, aby zachytil dynamiku tohoto procesu v čase. Modely umožnily simulovat různé scénáře vývoje koryt řek v závislosti na míře degradace permafrostu a na intenzitě průtoku vody. Výsledky ukázaly, že jakmile eroze jednou začne, má tendenci se sama zrychlovat, protože odhalený led se dál rozpouští a uvolňuje další sediment.

Vysoký Arktik byl zvolen jako studijní oblast právě proto, že se zde nachází rozsáhlé oblasti s permafrostem, které jsou zároveň citlivé na klimatické změny. Kanadská arktická oblast patří mezi regiony, kde dochází k výraznému oteplování, což se projevuje i na stavu půdy a vodních toků. Řeky v této oblasti procházejí krajinou, jejíž stabilita byla po tisíciletí závislá na trvale zmrzlém podloží.

Zrychlená eroze má podle vědců řadu praktických důsledků. Změny v korytech řek mohou ovlivnit místní ekosystémy, migraci ryb i dostupnost vody pro divokou zvěř a případně i pro lidská sídla v regionu. Rychlejší eroze zároveň znamená, že do vodních toků se dostává větší množství sedimentu a organického materiálu, který byl dosud uzamčen v zmrzlé půdě. To může mít dopad na kvalitu vody i na chemické složení říčních ekosystémů.

Studie také upozorňuje na širší souvislosti s degradací permafrostu, která je celosvětově sledovaným jevem spojeným s oteplováním klimatu. Tání trvale zmrzlé půdy neprobíhá pouze v podobě pozvolného poklesu tloušťky zmrzlé vrstvy, ale může být doprovázeno i náhlými a lokálně intenzivními změnami, jako je právě zrychlená eroze břehů. Taková zjištění naznačují, že dopady oteplování na arktickou krajinu mohou být komplexnější a rychlejší, než ukazovaly dřívější odhady založené na pomalejších, postupných procesech.

Vědci zdůrazňují, že jejich model by mohl pomoci lépe předpovídat, kde a jak rychle se mohou koryta řek v arktických oblastech měnit v následujících letech a desetiletích. Taková predikce má význam nejen pro vědecké pochopení fungování permafrostových krajin, ale i pro plánování infrastruktury, ochranu přírody a bezpečnost komunit žijících v blízkosti arktických vodních toků.

Autoři studie plánují svůj výzkum rozšířit na další lokality ve Vysokém Arktiku i v jiných permafrostových oblastech, aby ověřili, zda pozorovaný vzorec zrychlené eroze platí obecně, nebo je specifický pouze pro podmínky, které byly zkoumány v Kanadě. Cílem je vytvořit robustnější model, který by zohledňoval různé typy půdy, různou intenzitu tání permafrostu i odlišné klimatické podmínky napříč arktickým regionem.