Tina istäcke och lätt eroderbar permafrost kan destabilisera arktiska floddeltat, enligt ny forskning.

En ny studie i AGU-tidskriften Geofysiska forskningsbrev finner havsis och permafrost båda stabiliserande kanaler på arktiska floddeltat.

"Dina kanaler tenderar att stanna på ett ställe när du har riktigt tjock is eller när du har permafrost som är väldigt svår att erodera, sa Rebecca Lauzon, miljöpedagog vid Rochester Museum and Science Centers Cumming Nature Center i New York och huvudförfattaren till den nya studien.

Istäcket på arktiska delta förväntas bli mindre medan permafrosten förväntas tina längs stränderna av arktiska floder på grund av klimatförändringarna.

Den nya studien finner att dessa förändringar kan destabilisera deltan längst i norr på jorden, vilket gör dem mindre motståndskraftiga mot stigande havsnivåer. Mindre stabila delta kan också påverka arktiska ekosystem, skapa vinnare och förlorare bland deltaarter och till och med påverka den globala kolcykeln.

Ändra delta

Den nya studien undersökte hur istäcke och permafrost påverkar sedimenttransporten i arktiska deltan och ger insikt om hur kustdynamiken kan förändras i ett värmande Arktis. Sedimentrörelser är viktiga eftersom det definierar formen floddeltat tar. Det ger också mat och livsmiljö för deltaarter och oceaniska varelser som livnär sig på det organiska materialet som gör det till havet.

Tidigare forskning om arktiska floddeltat visade att permafrost längs flodstränderna påverkade erosionshastigheten för flodstranden, och tjocka istäcke resulterade i trångt och snabbare flodflöde.

Lauzon, som arbetade på en praktikplats vid Los Alamos National Laboratory under tiden för forskningen, och hennes medförfattare, skapat två versioner av en modell:en för att förutsäga effekterna som istjockleken kan ha på arktiska floddeltat och en annan för att förutsäga effekterna av permafroststyrka.

Studiens författare fann att när istäcket är tjockare på floder, eller med mer stabil permafrost längs stränderna, floddeltan tenderade att karakteriseras av djupare, mer stabila kanaler som fungerade som kanaler, transporterar sediment till havet.

Men tunnare is eller lättare eroderbar permafrost längs stränderna fick deltan att destabilisera, med grundare vattenkanaler som skär genom skiftande sedimentbankar.

En del av anledningen till att dessa kanaler blir mindre stabila beror på en förlust av översvämningar, som minskar med tunnare is och mer eroderbar permafrost. Översvämning över banker, vilket händer med tjockt istäcke och mer resistent permafrost, orsakar att sediment avsätts längs toppen av kanalbankar. Med tiden resulterar detta i högre flodstränder, vilket ökar stabiliteten hos delta.

Men med mindre översvämningar, delta kan bli mer sårbara för effekterna av klimatförändringar, enligt Anastasia Piliouras, en jordforskare vid Los Alamos och medförfattare till den nya studien.

"Då kan de vara mindre motståndskraftiga mot havsnivåhöjningar, " Hon sa.

Ekologisk, påverkan på kolkretsloppet

Piliouras sa att förändringar i floddeltans geografi kan ha ekologiska effekter och skapa vinnare och förlorare bland arter som lever i deltat, gynnar de som föredrar mer frekventa översvämningar samtidigt som de påverkar arter som föredrar torra land negativt.

Lauzon sa att det också kan bli effekter på kolets kretslopp eftersom mer organiskt material kan släppas ut från deltaområdena, även om mer forskning behövs för att fastställa de övergripande effekterna av tunnare is och instabil permafrost skulle ha på kolutsläpp.

Studiens författarna hoppas kunna använda sin modell för att hjälpa till att förstå vad som kan hända med verkliga deltan som de av floderna Yukon eller Mackenzie i Kanada eller floden Lena i Ryssland. Piliouras sa att de har gjort en del uppföljningsforskning för att kontrollera om riktiga floddeltat uppvisar de egenskaper de förutspådde från sina modeller, och att framtida forskning nu bör titta på att spåra hur mindre stabil permafrost och tunnare is påverkar floddeltan.

Vidare, de arbetar också med forskning som visar hur båda faktorerna tillsammans kan påverka floddeltatets stabilitet snarare än att bara titta på permafrost eller istjocklek isolerat som de gjorde i denna studie.