Асиметрія гірських льодовиків Китаю безповоротно змінює ландшафт

Земля зазнала значних змін у своєму кліматі протягом останніх ~ 2,6 мільйонів років (четвертинний період) із серією льодовикових і міжльодовикових циклів, які змінили наші ландшафти. Це включає ерозійну дію безпосередньо від льодовиків, що рухаються через територію, а також річкову ерозію від подальшої талої води. Зокрема, гірські льодовики можуть руйнувати місцевий ландшафт, змінюючи рельєф, по якому вода тече вниз за течією, але невідомо, наскільки швидко така діяльність матиме вплив.

Нове дослідження, опубліковане в Geology , зосереджено на гірському хребті Цілянь-Шань у Китаї як ідеальному експерименті для визначення впливу ерозії льодовика на рельєф гір через різницю в розмірах льодовиків по обидві сторони гори. Сонячна інсоляція від сонця більше зосереджена на південному схилі гори, що означає, що льодовики стають меншими, ніж порівняно прохолодніші та вологі (через азіатські мусони) північні схили, результат відомий як асиметричне зледеніння. Фактично, точка, в якій накопичення льоду і танення льоду знаходяться в рівновазі (відома як висота лінії рівноваги) на північних схилах, на 200 м нижче, ніж на південних схилах.

Доктор Jingtao Lai і доктор Kimberly Huppert з Німецького науково-дослідного центру геонаук GFZ пояснюють, що це явище не є нещодавнім, натомість асиметричне зледеніння, ймовірно, відбулося з пізнього олігоцену (до 27,8 мільйонів років тому), оскільки східно-азіатський мусон зберігся з тих пір.

«Багато льодовиків зменшуються внаслідок зміни клімату, але їхній потенційний вплив на ландшафти досі неясний», — говорить доктор Лай. «Вивчаючи Цілянь-Шань, ми виявили, що льодовикова ерозія вплинула на річки вниз за течією, викликаючи тривалі зміни, які продовжують формувати рельєф навіть після того, як льодовики зникли. Це розуміння допомагає нам побачити, як кліматичні зміни впливають на ландшафти Землі, і дає нам цінну інформацію про як льодовики, річки та поверхня землі працюють разом у минулому та, можливо, у майбутньому».

Щоб перевірити реакцію рельєфу на льодовиково-міжльодовикові цикли, дослідники використали топографічні карти та змоделювали зледеніння на території дослідження на основі різних висот лінії рівноваги. Чим більша різниця між висотами лінії рівноваги на будь-якому схилі, тим більш виражена льодовикова асиметрія, і, отже, дренажний вододіл переміщався далі.

Доктор Лай і доктор Хупперт виявили, що дренажний вододіл, межа між двома сусідніми дренажними басейнами, куди стікають усі опади та стік, перемістився на південь, і, отже, річкові русла, що впадають у нього, стали крутішими, помітно на північних схилах. Таке підвищення крутизни призводить до глибшої ерозійної дії місцевого ландшафту, не лише обмеженого територіями, що зазнали зледеніння, але й далі за течією.

Час реагування рельєфу рельєфу, який відновлюється після льодоставу, є результатом різниці між швидкістю ерозії та швидкістю підйому землі. Моделювання доктора Лая та доктора Хупперта свідчить про те, що, хоча ерозія посилюється в міжльодовикові періоди, з часом ерозія та підйом досягають відносної рівноваги, що може тривати понад 6 мільйонів років. Це повністю випереджає зміну льодовикових і міжльодовикових циклів кожні 40 000 і 100 000 років. Доктор Лай каже, що «тривалий час відгуку свідчить про те, що вплив асиметричного зледеніння (через роздільну міграцію) не зникає легко після зникнення льодовиків».

«Насправді річкова ерозія все ще є домінуючим процесом у міжльодовикові часи, а міграція поділу впливає на еволюцію топографії через зміну швидкості річкової ерозії», — додає доктор Лай. «Довгий час відгуку означає, що наслідки міграції вододілу та зміни швидкості ерозії не зникають легко, а рельєф продовжує пристосовуватися до дегляціації. Це має наслідки для інтерпретації деяких даних спостережень. Наприклад, ми повинні бути обережними з інтерпретацією деяких спостерігали темпи ерозії як довгострокові стабільні темпи та припускали, що ці темпи не зміняться в майбутньому.

«У цій роботі ми зосередилися лише на часовій шкалі рельєфу, що ребалансує себе під час міжльодовикових періодів у відповідь на асиметричне зледеніння. У майбутньому я хотів би мати повне розуміння часової шкали асиметричного зледеніння, яке переміщує місце дренажного вододілу. Таким чином ми може мати повну картину динамічної взаємодії між льодовиками, річками та рельєфом під час льодовиково-міжльодовикового циклу».

У глобальному масштабі це дослідження важливо пов’язати з гірськими хребтами, спрямованими схід-захід, які мають значні відмінності в сонячній інсоляції на своїх північних і південних схилах, а також з тими, де вітри та опади зосереджені більше на одному схилі, ніж на іншому. Швидкість, з якою льодовикова та річкова ерозія впливає на місцеві ландшафти, є важливою, оскільки зміна клімату продовжує зменшувати льодовики, а великі обсяги талої води переносяться вниз за течією, залишаючи відбиток на навколишньому середовищі та громадах на своєму шляху. Джерело