Cambio climático y control geomorfológico en procesos hidrodinámicos en altas latitudes y zonas de alta montaña, y sus impactos ambientales

Abstract

El canvi climàtic amenaça els ambients periglaciars d'alta muntanya i latituds, que experimenten una acceleració en les dinàmiques dels processos hidrogeomorfològics, com a resposta a l'escalfament recent. Els canvis afecten la distribució de gel, tant continental com marí, la degradació del permafrost, el funcionament dels sistemes hidrològics superficials i subterranis, i els processos d'erosió-sedimentació. El resultat són impactes significatius als ecosistemes, la salut col·lectiva i les infraestructures d'aquestes regions fredes. L'objectiu principal d'aquesta recerca és identificar i analitzar els canvis que han patit aquests processos en entorns crítics, en quals les taxes de canvi siguin prou ràpids per a ser observades a escala humana. A nivell metodològic, també pretén explorar metodologies que permetin quantificar les taxes de canvi i que resultin apropiades per monitoritzar-ne l'evolució en el futur. Per a complir amb aquests objectius, s'han analitzat 4 casos d'estudi representatius de diferents entorns periglaciars, com són l'alta muntanya del Pirineu (NE Espanya), una mollera en ambient subàrtic (Stördalen, Laponia Sueca) i dues localitats a banda i banda de la Península Antàrtica, una entorn litoral de platja (Illa 25 de Maig, Shetland del Sud) i una altra de costa de penya-segat (Illa Marambio, Mar de Weddell). Els resultats obtinguts revelen que, en tots els casos, la temperatura exerceix un control important sobre les dinàmiques hidrogeomorfològiques, i que l'escalfament recent estaria accelerant alguns processos com són l'alteració en la qualitat de les aigües (Pirineu), amb processos d'acidificació que escalen a raó de ~50 m elevació/dècada; la degradació del permafrost (Lapònia Sueca), que afecta ~1,8 ha/dècada; i les taxes d'erosió tant continental com costanera, amb retrocés de la línia de costa a raó de ~2 m/dècada (Illa 25 de Mayo) i ~10 m/dècada (Marambio). Els resultats també indiquen que, a més de l'augment de la temperatura, hi han altres factors geomorfològics més particulars de cada entorn que també exerceixen un control important sobre els processos, per la qual cosa s'haurien de tenir molt en compte abans de fer qualsevol anàlisi. Els resultats obtinguts poden contribuir a millorar el coneixement sobre les dinàmiques hidrogeomorfològiques dels ambients periglaciars i la seva resposta davant del nou escenari climàtic d'escalfament. D'altra banda, les metodologies implementades s'han mostrat útils per quantificar els processos i les taxes de canvi, per la qual cosa poden resultar una bona eina pel monitoratge de l'evolució d'aquestes dinàmiques els propers anys. Aquesta informació és crítica per a poder assolir diagnòstics i models robustos, que permetin realitzar prediccions fiables i dissenyar millors polítiques de conservació i sostenibilitat per al medi natural i les infraestructures en ambients tan vulnerables com ho són les regions fredes del Planeta.

El cambio climático amenaza los ambientes periglaciares de alta montaña y altas latitudes, que están experimentando una aceleración en las dinámicas de los procesos hidrogeomorfológicos en respuesta al calentamiento reciente. Los cambios afectan a la distribución de hielo, tanto continental como marino, a la degradación del permafrost, al funcionamiento de los sistemas hidrológicos superficiales y subterráneos, y a los procesos de erosión-sedimentación. El resultado son impactos significativos en los ecosistemas, la salud colectiva y las infraestructuras de estas regiones frías. El principal objetivo de esta investigación es identificar y analizar los cambios que han sufrido dichos procesos en entornos críticos, en los que las tasas de cambio sean suficientemente rápidos para ser observadas a escala humana. A nivel metodológico, también tiene como objeto explorar metodologías que permitan cuantificar las tasas de cambio y que resulten apropiadas para monitorizar su evolución en el futuro. Para cumplir con estos objetivos, se han analizado 4 casos de estudio representativos de diferentes entornos periglaciares, como sería la alta montaña del Pirineo (NE España), una turbera en ambiente subártico (Stördalen, Laponia Sueca) y dos localidades a ambos lados la Península Antártica, una en entorno litoral de playa (Isla 25 de Mayo, Shetland del Sur) y otra de costa acantilada (Isla Marambio, Mar de Weddell). Los resultados obtenidos revelan, que en todos los casos, la temperatura ejerce un control importante en las dinámicas hidrogeomorfológicas, y que el calentamiento reciente estaría acelerando algunos procesos como son la alteración en la calidad de las aguas (Pirineo), con procesos de acidificación que escalan a razón de ~50 m elevación/década; la degradación del permafrost (Laponia Sueca), que afecta a ~1,8 ha/década; y las tasas de erosión tanto continental como costera, con retrocesos de ~2 m/década (Isla 25 de Mayo) y ~10 m/década (Marambio). Los resultados también indican que, además del aumento de la temperatura, hay otros factores geomorfológicos más particulares de cada entorno que también ejercen un control importante sobre los procesos, por lo que deberían ser tenidos muy en cuenta antes de realizar cualquier análisis. Los resultados obtenidos pueden contribuir a mejorar el conocimiento sobre las dinámicas hidrogeomorfológicas de los ambientes periglaciares y su respuesta frente al nuevo escenario climático de calentamiento. Por otra parte, las metodologías implementadas se han mostrado útiles para cuantificar los procesos y sus tasas de cambio, por lo que pueden resultar una buena herramienta para el monitoreo de la evolución de estas dinámicas en los próximos años. Esta información es crítica para poder alcanzar diagnósticos y modelos confiables, que permitan realizar predicciones confiables y diseñar mejores políticas de conservación y sostenibilidad para el medio natural y las infraestructuras en ambientes tan vulnerables como lo son las regiones frías del Planeta.

Climate change threatens high mountain and high latitude periglacial environments, and their hydrogeomorphological dynamics are scaling in response to the recent warming. The changes affect the ice distribution, both on continents and oceans, permafrost degradation rates, the hydrodynamics of both surface and groundwater hydrological systems, and erosion-sedimentation processes. Significant side effects on the ecosystems, collective health and infrastructure of these cold regions have been already observed. The main aim of this research is to identify and analyze the changes that these processes have undergone in some critical environments whose rates of change are rapid enough to be observed on a human scale. The research also aims to explore the suitability of the proposed methodological approach to register the rates of change, and to monitor their evolution in the coming years. To meet the goals, 4 case studies representative of different periglacial environments have been analyzed, such as the high mountains of the Pyrenees (NE Spain), a peat mire in a subarctic environment (Stördalen, Swedish Lapland) and two localities on both sides of the Antarctica Peninsula, a beach environment (King George Island, South Shetland) and a cliff coast (Seymour Island, Weddell Sea). The results obtained here reveal that in all cases, temperature exerts an important control on the hydrogeomorphological dynamics, and that the recent warming would be accelerating some processes such as the alteration in the quality of high-mountain waters (Pyrenees), with acidification processes scaling at ~50 m elevation/decade; permafrost degradation (Swedish Lapland), affecting ~1.8 ha/decade; and both continental and coastal erosion rates, with coastal retreats of ~2 m/decade (King George Island) and ~10 m/decade (Seymour Island). The results also reveal that, in addition to warming, there are other local geomorphological factors that also exert an important control on the processes, so they should be considered before any attempt of analysis. The achieved results may contribute to improving knowledge about the hydrogeomorphological dynamics of periglacial environments and their response to the new warming climate scenario. On the other hand, the methodologies implemented have proven useful for quantifying the processes and their rates of change, so they have strong capabilities for monitoring the evolution of these dynamics in the coming years. This information is critical at achieving sound diagnoses, models, and future projections. And this knowledge is instrumental to designing better conservation and sustainability policies for the natural environment and infrastructure in environments as vulnerable as the Planet’s cold regions.