Forskning tyder på att de europeiska Alperna eroderar långsammare än för >10 000 år sedan

Rothorn-glaciären i Hungerli-dalen i Schweiz är en skålformad nischglaciär och studieobjektet för erosion av bergväggar. Viktiga glaciala landformer identifieras också; talusbackar bildas på grund av skräp från stenfall, medan moränryggar är okonsoliderat skräp som avsätts vid en glaciärs nos och kan vara tydliga indikatorer på dess reträtt genom tiden. LIA avser glaciärens utbredning under den lilla istiden (1250 - 1860 e.Kr.). Kredit: Draebing et al. 2024.
Rothorn-glaciären i Hungerli-dalen i Schweiz är en skålformad nischglaciär och studieobjektet för erosion av bergväggar. Viktiga glaciala landformer identifieras också; talusbackar bildas på grund av skräp från stenfall, medan moränryggar är okonsoliderat skräp som avsätts vid en glaciärs nos och kan vara tydliga indikatorer på dess reträtt genom tiden. LIA avser glaciärens utbredning under den lilla istiden (1250 - 1860 e.Kr.). Kredit: Draebing et al. 2024.

Avsmältningen under Holocen (de senaste ~17 000 åren) har haft en betydande inverkan på de omgivande bergsmiljöerna när glaciärerna drog sig tillbaka och lämnade tydliga landformer i sitt kölvatten, till exempel rasbranter (moräner) som avsattes vid snuten under tillbakadragandet.

Detta förvärras ytterligare av erosionen av de ”nyligen” exponerade bergssluttningarna, som orsakar stenras, och är fokus för ny forskning som publicerats i Earth and Planetary Science Letters som tyder på att erosionen kan minska under de senaste decennierna/ århundradena jämfört med tidigare under Holocene.

Dr. Daniel Draebing, från Utrecht University i Nederländerna, och hans kollegor har studerat sluttningarna av berggrunden (så kallade bergväggar) i de europeiska Alperna för att testa vilken roll klimatuppvärmningen spelar i denna förändring av erosionshastigheten. Teorin handlar om minskad glaciärbelastning sedan den senaste glaciärperioden under yngre dryas (~12 900-11 700 år sedan), vilket orsakade en minskning av glaciäravlagring och därmed en minskad exponering av branta dalsidor för erosion.

Genom att kombinera verkliga fältdata med modellering beräknade forskargruppen 1,2-1,4 mm/år erosionshastighet för en periglacial alpdal i södra Schweiz för ~9 000-10 000 år sedan, baserat på skräp vid basen av bergväggen (talus sluttningar), och jämförde dem med moderna mätningar av 0,02-0,08 mm/år erosionshastighet mellan 2016 och 2019.

Forskarna har särskilt rekonstruerat Hungerlidalens glaciala reträtthistoria, med fokus på bergväggarnas temperatur och hur detta kan ha påverkat förekomsten av permafrost (berg/jordmaterial som förblir under 0 °C under hela året) och frostsprängning (sprickbildning i berggrunden orsakad av frysande vatten).

Den senare bildas på grund av en process som kallas issegregering, förklarar Dr. Draebing och tillägger: ”Vatten fryser till is och isen drar till sig ytterligare vatten till iskroppen, vilket gör att den ökar i storlek och producerar stress som bryter ner berget.”

Modelleringen av frostsprängning över tid baseras på den procentuella förändringen av porositeten i den metamorfoserade berggrunden av paragnejs och skifferskiffer genom sprickor, vilket stöds av laboratoriedata som testar hållfastheten hos prover som tagits från studieområdet.

Både permafrost och frostsprickor försvagar bergväggarna och leder till stenras, som kan förvärras ytterligare av seismisk aktivitet som uppstår till följd av förändringar i markspänningar när en glaciärs ”vikt” (glacial belastning) avlägsnas under smältningen.

Laserskanningsundersökningar hjälpte forskargruppen att registrera förändringar i stenfallsaktiviteten i Hungerlidalen under den moderna studieperioden och identifierade 263 händelser, med en maximal volym på 159,4 m3 för en enskild händelse. Sådana händelser utgjorde en fara för forskarna under deras fältforskning, och Dr. Draebing säger: ”Att arbeta i högalpina miljöer är mycket krävande för ett team både fysiskt och psykiskt, och aktivt stenfall är farligt så dessa faror måste utvärderas varje dag.”

A) Rothorn Glacier reträtthistorik med numrerade bergväggar som undersöktes i denna studie. B) Rekonstruerad genomsnittlig årlig temperatur på bergytan (MARST) och storlek på stenfallshändelser som upptäckts genom laserskanning i Hungerli-dalen, Schweiz. Kredit: Draebing et al. 2024.
A) Rothorn Glacier reträtthistorik med numrerade bergväggar som undersöktes i denna studie. B) Rekonstruerad genomsnittlig årlig temperatur på bergytan (MARST) och storlek på stenfallshändelser som upptäckts genom laserskanning i Hungerli-dalen, Schweiz. Kredit: Draebing et al. 2024.

Dr. Draebing och kollegor fann att högre genomsnittliga erosionshastigheter inträffade under mitten till slutet av Holocene på sluttningar som hade varit fria från glaciäris sedan ~ 10 000 år sedan, jämfört med idag, och tillskriver detta till förhöjd intensitet av permafrost och frostsprickor.

Denna effekt förstärktes ytterligare med höjden, eftersom bergväggar över 2700 m upplevde större erosion än platser med lägre höjd under den yngre dryasen, med en topp i frostsprickor i modellerna. Detta mönster visade sig dock brytas ned över tid, med en snabb minskning av erosionshastigheten. Under de senaste fem decennierna var till exempel den högsta registrerade erosionshastigheten på platsen 50,7 mm/år två storleksordningar högre än tidigare under Holocene, men minskade till bara 0,58 mm/år 2019.

En initialt hög men därefter snabbt avtagande erosionshastighet antas bero på en kombination av ökad frostsprängning, upptining av permafrost och anpassning av landskapet till lossningen av glaciäris.

Dr. Draebing menar att det inte är möjligt att avgöra vilken av dessa tre faktorer som är mest dominerande för erosionen. ”Alla dessa processer påverkas av låga temperaturer och nederbörd (särskilt glaciärer), så det är inte förvånande att de förekommer på samma höjd eftersom bergstemperaturen är en funktion av höjden.”

”Vi gick ner i höjd och gjorde en jämförbar studie på bergväggsområden som är permafrostfria och inte påverkade av nyligen inträffad glaciation för att identifiera frostsprickornas roll i erosionen och för att arbeta med ett system där vi kan utesluta permafrost och glaciärretreat, som båda gjorde analysen mer utmanande.”

Säsongsbetonat snötäcke spelar också en roll, med tjockare snölager som isolerar bergväggen och fördröjer frysning- och upptiningsprocesser. Sammantaget drar forskargruppen slutsatsen att frekventa småskaliga stenfall inträffar snarare än storskaliga enskilda förödande händelser som ett resultat av glaciärens reträtt.

När det gäller frågan om erosionshastigheten kommer att fortsätta minska fram till en framtida glaciation säger Dr. Draebing: ”Erosion beror på topografiska påfrestningar (t.ex. sluttningsbranthet) och klimatinducerade påfrestningar (som frostsprickor, upptining av permafrost och glaciärreträtt). Klimatpåfrestningarna kommer att minska på grund av uppvärmningen, men de topografiska påfrestningarna kommer att bestå. Erosionshastigheten kommer att nå en jämvikt som troligen liknar de nuvarande erosionshastigheterna på 0,02 och 0,08 mm/år.”

Denna forskning är viktig för att förstå hur avsmältningen i en varmare värld påverkar processer som påverkar bergerosion, och därmed stenras, i takt med att klimatförändringarna fortsätter. Förutom permafrost och frostsprickor kan även extrema väderförhållanden öka erosionen, liksom jordbävningar med stor magnitud.

Den påverkan som sådana situationer kan ha på det lokala landskapet och dess invånare är avgörande för att stödja den infrastruktur som bergssamhällen och alpina turistanläggningar är beroende av, liksom djurlivet som kämpar för att anpassa sig till den föränderliga miljön.

Dr. Draebing avslutar: ”På grund av klimatförändringarna kommer glaciärer och permafrost att försvinna och frostsprickor att minska, vilket på lång sikt kommer att leda till minskad erosion. På kort sikt kommer dock glaciärernas reträtt och upptiningen av permafrosten att öka erosionshastigheten och risken för stenras, något som bergssamhällen kommer att behöva anpassa sig till inom en snar framtid.”

Ytterligare information: Daniel Draebing et al, Holocene warming of alpine rockwalls decreased rockwall erosion rates, Earth and Planetary Science Letters (2023). DOI: 10.1016/j.epsl.2023.118496

Bli först med att kommentera

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.