Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Disciplina: | geologia |
| Título: | Control climático e interacciones permafrost-volcanismo, Isla Decepción, Antártida |
| Título alternativo: | Climate controls and permafrost-volcano interactions, Deception Island, Antarctica |
| Autor: | Goyanes, Gabriel Alejandro |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Publicación en la Web: | 2015-08-20 |
| Fecha de defensa: | 2015-03-18 |
| Fecha en portada: | 2015 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Geológicas |
| Director: | Caselli, Alberto T. |
| Director Asistente: | Vieira, Gonçalo T. |
| Jurado: | Yermolin, Yevgeniy; Malagnino, Eduardo; del Valle, Rodolfo |
| Idioma: | Español |
| Tema: | geología/vulcanología
geología/geomorfología
|
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5676_Goyanes |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n5676_Goyanes.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n5676_Goyanes |
| Ubicación: | Dep.GEO 005676 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Goyanes, Gabriel Alejandro. (2015). Control climático e interacciones permafrost-volcanismo, Isla Decepción, Antártida. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5676_Goyanes |
Resumen:
El programa de monitoreo de capa activa de la International Permafrost Association (CALM) fuedesarrollado en las últimas décadas con la finalidad de comprender el impacto del cambio climáticosobre los ambientes con permafrost. A partir del Año Polar Internacional (2007-2008), se hanincrementado los estudios en la temática en la región de la Península Antártica en un esfuerzorealizado a nivel mundial (CALM-S), debido al reducido conocimiento del comportamiento delmismo. A su vez, debido a la complejidad de instalar y mantener equipos de monitoreo en la zona, ycon la finalidad de extender los resultados obtenidos en estos sitios puntuales, ha habido unincremento de estudios correlacionando la presencia y/o degradación de estos suelos congelados conlos procesos que ocurren en superficie. En este trabajo se analizan los resultados obtenidos de los sitios CALM-S Irizar, Cráter Lake y Refugio Chileno, ubicados en Isla Decepción, uno de los volcanes activos localizados en el Continente Antártico. La relevancia del estudio en este sitio es que allí se produce la interacciónentre procesos ligados a la ocurrencia de permafrost, al cambio en las condiciones climáticas y alvulcanismo activo, siendo que además, la isla es una de las áreas protegidas por el Tratado Antártico. En estos sitios de monitoreo se ha medido el espesor, el estado térmico y la distribución espacialde la capa activa, como así también se ha analizado su interacción con la temperatura del aire y elespesor y distribución de la cubierta nival y sus tendencias. Con la finalidad de extender estosresultados, se ha realizado un relevamiento geomorfológico de detalle de la isla. Con él, se efectuóun modelado geomórfico con base en el método estadístico de Valor Informativo, a fin de analizar ladistribución espacial de las geoformas mapeadas e inferir sus posibles factores condicionantes. Además, con base en relatos históricos y en trabajos de investigación antiguos, se ha construido lahistoria volcánica de la isla desde el punto de vista de la evidencia geomorfológica hallada. En el sitio Irizar la evolución del espesor de capa activa varió interanualmente entre los valores de 67 y 45 cm, sin mostrar una clara tendencia dentro del corto período analizado; por el contrario, elsitio Cráter Lake evidenció una tendencia significativa a la disminución de espesor entre los años 2006 y 2014, de 35,5 a 23,1 cm. La distribución espacial, el espesor y el régimen térmico de estacapa, en los sitios de monitoreo, mostraron estar condicionados principalmente por la potencia de la cubierta de nieve, la granulometría/litología y la exposición frente a los vientos. La ausencia depotentes espesores de nieve durante el invierno, como lo ocurrido en el 2011 y en el 2012, favorecióla libre interacción suelo-atmósfera permitiendo alcanzar las temperatura más frías observadas enlos sondeos, siendo inferiores a los -10 ºC. Por el contrario, la presencia de espesores de nievesuperiores a los 20 cm, como lo ocurrido durante el invierno del 2010, inhibió el enfriamiento delsuelo, el cual alcanzó solamente los -3 ºC. Durante el verano, debido a la ausencia de una cubiertanival, los primeros 60 cm de los sondeos alcanzaron temperaturas cercanas a los 4 ºC, mientras quesu parte inferior permaneció a 0 ºC durante el período analizado. Esto permite suponer la presenciadel tope del permafrost a esta profundidad. Por su lado, los sitios expuestos a los vientos y conmayor granulometría, desarrollaron los mayores espesores de deshielo superficial debido a quefavorecen la rápida conductividad térmica al comienzo de la época de fusión. El relieve, latopografía de detalle y la orientación de las laderas frente a la radiación solar incidente, solamenteejercieron un control menor sobre la distribución de esta capa superficial. Pese a tratarse de un volcán activo con procesos geotérmicos e hidrotermales superficialespuntuales, la dinámica de la capa activa solamente ha evidenciado una influencia de los mismosmuy reducida y solamente cercana a los sitios anómalos. Allí, la interacción local entre el flujogeotérmico anómalo y la ocurrencia de permafrost controlan la hidrología del sitio provocando eldesarrollo de movimientos de remoción en masa. El modelado geomorfológico de susceptibilidad de ocurrencia utilizando el método estadístico de Valor Informativo, mostró buenos resultados al considerar a las geoformas analizadas comopolígonos. Por otro lado, al considerarla como puntos, el modelado arrojo resultados excelentes, conniveles de predicción y validación superiores al 80 %. De esta forma, fue posible aproximar ladistribución de las geoformas de acuerdo a los factores condicionantes considerados (elevación,pendiente, exposición, curvatura total, radiación solar potencial, índice de humedad, litología,permeabilidad y temperatura del aire). A su vez se ha realizado una correlación de estaaproximación con los datos meteorológicos locales y regionales, permitiendo aproximar la génesisde cada una.
Abstract:
The Circumpolar Active Layer Monitoring (CALM) program developed over the last two decadeshas a leading edge in comprehensive efforts to study the impacts of climate change in permafrostenvironments. Since the International Polar Year (2007-2008), an increase in the permafrost studiesin the Antarctic Peninsula region has developed as an international effort to bridge the gap on theunderstanding of regional permafrost and active layer conditions. In turn, in order to overcomelimitation due the complexity of installing and maintaining monitoring equipment and, in order toextend the observations besides specific monitoring sites, there has been an increase in studiesanalyzing frozen ground and its degradation in relation to the surface processes. In this work, data from Irizar, Crater Lake and Refugio Chileno CALM-S sites, located in Deception Island, one of the active volcanoes in the Antarctic region, are analyzed. The site isespecially relevant due to the widespread occurrence of permafrost and active volcanism, in a settingof strong climate warming in the last decades. Furthermore, the island is an Antarctic Treatyprotected site. Active layer thickness, thermal regime and distribution, as well as its interaction with airtemperature and snow were analyzed at the monitoring sites. In order to obtain a better spatialunderstanding of active layer dynamics and its impact, a detailed geomorphological survey of Deception Island at scale of 1:15.000 was made. A statistical modeling of geomorphic processesbased on Information Value method was performed in order to understand spatial distribution andtriggering factors. Historical accounts and research papers have been analyzed in order to review thevolcanic history of the island based on geomorphological evidence. In Irizar CALM-S site the active layer depth varied interannually between 67 and 45 cm without aclearly trend over the short record available. By contrast, Crater Lake CALM-S showed a significantthinning trend over the period 2006-2014, from 35.5 to 23.1 cm. In all sites, the spatial patterns ofthaw, the active layer thickness and thermal regime were mainly controlled by snow coverconditions, grain-size/lithology and wind exposure. The occurrence of thin snow thickness duringthe winter, as in 2011 and 2012, favored the ground-atmosphere interaction allowing to reach thecoldest borehole temperatures observed, still lower than -10 ºC. On the contrary, snow depths greater than 20 cm, as in 2010 winter, inhibited ground cooling reaching only -3 ºC. During thesummer, due to snow cover absence, the first 60 cm of the boreholes reached temperatures close to 4ºC meanwhile the bottom of them remained at 0 ºC during the period analyzed. This suggests thepresence of the top of permafrost at this depth. On the other hand, the sites with larger grain sizesand exposed to the wind action, developed greater active layer thickness due to higher thermalconductivity at the beginning of melt season. The relief, the detailed topography and solar radiationalso exerted a local control over the spatial patterns. Despite being an active volcano surficial geothermal anomalies and hydrothermal processes arelocal phenomena and as such, active layer dynamics, is only impacted in their vicinity. There, localinteraction between high geothermal flux and permafrost occurrence at depth control the hydrologyof the site resulting in the mass wasting landforms generation. Susceptibility modeling of geomorphological process distribution using the Information Valuestatistical method showed good results when analyzing landforms as polygons. However, whenconsidering landforms as point features, the modeling results were excellent, with both predictionand success rates up to 80 %. This allowed to identify the effects of independent variables such aselevation, slope, aspect, total curvature, total solar radiation, moisture index, lithology, permeabilityand air temperature, on landform distribution. These results were discussed accounting for both localand regional meteorological data, allowing to infer causal effects.
Citación:
---------- APA ----------
Goyanes, Gabriel Alejandro. (2015). Control climático e interacciones permafrost-volcanismo, Isla Decepción, Antártida. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5676_Goyanes
---------- CHICAGO ----------
Goyanes, Gabriel Alejandro. "Control climático e interacciones permafrost-volcanismo, Isla Decepción, Antártida". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2015.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5676_Goyanes
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