Heiling, Zsolt

Kovács, József

Mari, László

Nagy, Balázs

Nemerkényi, Zsombor

Repository of the Academy's Library

123 ADATOK A MAGASHEGYI SIVATAG FELSZÍNE ALÓL –  AVAGY VÍZ ÉS JÉG A FÖLD LEGSZÁRAZABB MAGASHEGYÉN,  AZ OJOS DEL SALADÓN  Nagy Balázs (1), Mari László (1), Kovács József (2),  Nemerkényi Zsombor (3), Heiling Zsolt (4)  (1) ELTE Természetföldrajzi Tanszék, e-mail: nagybalazs@caesar.elte.hu (2) ELTE Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék (3) MTA CSFK Földrajztudományi Kutatóintézet (4) A Földgömb az Expedíciós Kutatásért Alapítvány   Bevezetés  A Földgömb az Expedíciós Kutatásért Alapítvány 2012-ben indította el magashegyi környezetváltozás-monitoring vizsgálatát Chilében, az Ojos del Salado (6893 m) térségé-ben. A cél a klímaváltozás okozta átalakulások pontos feltárása a Száraz-Andok leg-magasabb részén. A kutatási helyszín környezeti extremitása ismert ugyan, de működési sajátosságai, pontos adatai még rejtve maradtak. E vizsgálat a terepi adatgyűjtéssel, majd a feldolgozással az olyan környezeti paraméterekről (elsősorban a hegyi sivatagról, a peri-glaciális környezetről és a permafrosztról) ad alapinformációkat, amelyek változásai egy-ben a klímaingadozás dinamizmusának, következményeinek jelzői is.  A jégdegradációt és az olvadékvíz-utánpótlás jellegzetességeit feltáró kutatás első lépéseként 2012-ben 4200 m-től 6893 m-ig 5 magassági lépcsőben hőmérsékletmérő műszereket helyeztünk el a regolitban (különböző mélység-tartományokban), de emellett megkezdődtek a geomorfológiai felmérések-elemzések is. 2014-ben lezajlott a műszerek első leolvasása, folytatódtak a helyszíni geomorfológiai vizsgálatok, további műszer-telepítések történtek (4600 m-en új állomás, 5300 m-en és 5950 m-en szélcsapdák el-helyezése), elemeztük a jégdegradációt, az olvadékvíz útját és a periglaciális jelenségek elhelyezkedését, megtaláltuk a Föld legmagasabb tómedencéjét (6500 m-en) és minden nedves közegből mintát vettünk az extremofil élőlények vizsgálatához. A kutatómunka jelen fázisában – 2 éves adatsorok alapján – már ismerjük a vizsgált helyszínek olvadási és fagyási periódusainak hosszát, dinamikáját, a regolit aktív rétegének évi középhőmérsékleteit, az aktív réteg vastagságviszonyait, a gleccserdegradáció mai folyamatait. Magyarázni tudjuk a Föld legmagasabban fekvő tavainak keletkezését, mai helyzetét és kilátásaikat, valamint a periglaciális tömegmozgások alárendelt szerepének okait is. Az Ojos del Saladóra vonatkoztatott megállapítások ugyanakkor kiterjeszthetőek: az Andok középső térségében 1500 km-nél is hosszabban húzódó Száraz-Andokban alap-vetően hasonló magashegyi sivatagi állapotok jellemzőek.  Helyszín  Az Andok legszárazabb része, a Puna de Atacama magasföld és az innen kiemelkedő 6000 méternél magasabb tűzhányók a Föld egyik legextrémebb környezetét alkotják. Itt található bolygónk legmagasabb vulkánja, a 6893 m-es Ojos del Salado (27º06’34,6”D, 68º32’32,1”Ny), amely a chilei-argentin határon rendkívül hideg és száraz (150 mm/évnél kevesebb csapadék, Messerli et al., 1997) területen jégsapka nélküli hegytömegként tornyosul. 6000 m körül gyakran előfordulnak –10 ºC alatti nyári nappali hőmérsékletek, az 5000 m fölötti területen pedig eső egyáltalán nem jellemző, ám néhány órás havazás Nagy B., Mari L., Kovács J., Nemerkényi Zs., Heiling Zs.: Adatok  a magashegyi sivatag felszíne alól – avagy víz és jég a Föld legszárazabb magashegyén, az Ojos del Saladón  124 nyáron is szinte minden héten várható – a hó gyors, teljes elszublimálásával. A hó-viszonyokról, illetve a térség állandó, felszíni jegének előfordulásáról távérzékeléses elem-zés készült (Gspurning et al., 2006), azonban az aktuális hóborítás gyakran igen rövid jelenléte miatt mind a csapadékadatok, mind az olvadékvíz-becslések bizonytalanok – nem beszélve a jégmaradványok, jégtípusok elkülönítéséről, degradációjának, fogyási folyama-tainak meghatározásáról. Földünkön itt húzódik legmagasabban az éghajlati hóhatár (7000 m körül, Clapperton, 1994), itt találunk legmagasabban – időszakos – tavakat (6000-6500 m között), ez boly-gónk legmagasabban húzódó sivataga (kb. 6200 m-es magasságig). Az Ojos del Salado szunnyadó tűzhányó, fő működési ideje mintegy 30 ezer éve zajlott (Moreno és Gibbons, 2007), ma vulkáni kísérőjelenségek működnek rajta és környezetében néhány helyen.   Módszerek, eszközök  Kutatásaink során terepbejárások, szelvényelemzések révén részletesen feltártuk az Ojos del Salado és környezetének geomorfológiai viszonyait, hiszen mérőhelyeink kijelöléséhez ez elengedhetetlenül szükséges volt. Mindehhez felhasználtuk a területről rendelkezésre álló, több időpontban készült, 1 m × 1 m-es terepi felbontású, a GoogleEarth szerveréről elérhető űrfelvételeket (2007. április 29., 2008. december 16., 2012. április 17.). A felszín alatti hőmérsékletmérés HOBO Pro v2 dataloggerekkel folyik. A 2012-es telepítés alapján: -4200 m-en 10 cm és 35 cm mélyen    (itt végül – állatbolygatás miatt – kőzetfelszíni hőmérsékletet sikerült mérni), -5260 m-en 10 cm, 35 cm és 60 cm mélyen, -5830 m-en 10 cm, 35 cm és 60 cm mélyen, -6750 m-en 10 cm és 17 cm mélyen, -6893 m-en a felszínen és 10 cm mélyen. 2014-ben 4600 m-en még egy állomást hoztunk létre (10 cm és 35 cm mélyen el-helyezett műszerekkel), valamint 5950 m-en, 2 m magasságban, árnyékolt helyen is el-helyeztünk egy adatgyűjtőt (1. ábra). A mérési gyakoriság óránkénti, vagyis a kétéves mérési periódusban egy műszerből kb. 18 ezer adat származik.   1. ábra: A legfontosabb vizsgálati helyszínek az Ojos del Saladón  Az eolikus alakzatokat, ill. anyagukat űrfelvétel alapú képfeldolgozással, helyi szelvénykészítéssel, mintagyűjtéssel és laboratóriumi sűrűségméréssel vizsgáltuk. A nagy-szemcsés hordalékszállítás vizsgálatához három szélcsapdát állítottunk föl 5300 m-en és 5950 m-en. A hó-firn-jég elkülönítésre terepi precíziós mérleget és Eijkelkamp minta-vevőket használtunk. A regolit porozitásának, vízszállításának megállapítására fémcső-mintákat vettünk. Nagy B., Mari L., Kovács J., Nemerkényi Zs., Heiling Zs.: Adatok  a magashegyi sivatag felszíne alól – avagy víz és jég a Föld legszárazabb magashegyén, az Ojos del Saladón  125Eredmények  Kőzetfelszíni hőingás. Az Ojos del Saladón mintegy 6200 m-es magasságig sivatagi kör-nyezetet találunk. Ennek leggyakoribb felszíntípusai a kősivatagos és a homokleples, illet-ve hullámfodrokkal borított területek (6000 m körül a széleróziós terepek jutnak uralomra).  Az igen erőteljes hőingás és rendkívüli fagyváltozékonyság okozta aprózódás mindent betemető törmelék képződéshez vezet. A 4200 m-es adatgyűjtő helyünkön az egyik műszer két éven keresztül kősivatag-felszíni hőmérsékletet mért – közvetlen besugárzás alatt (2. ábra). Ebből megállapítható, hogy hóborítás nélkül kb. 330–340 nap is fagyváltozékony lehet a felszínen. A szélsőséges napi ingás eltűnése jelezte hóborítás viszont szélsőségesen alakul, mivel az első évben összesen mintegy 3–4 heti volt, míg a második évben össz-időtartama elérte a 4 hónapot, a napi hőingás-érték pedig az 50 ºC-t is meghaladta (télen is, amikor nappal akár 30 ºC fölé melegedett a felszín, majd éjszaka –20 ºC-ig is hűlhetett).   2. ábra: Kőzetfelszíni hőmérsékletváltozás (2012.02.09. – 2014.02.07.) 4200 m-en  Gleccsermaradványok. Az Ojos del Salado felszíni jégborítása napjainkra néhány apró, 100 méteres nagyságrendű holtjégfoltra zsugorodott (3. ábra). A hegyen kialakult egykori gleccserek maradványjege azonban törmelék alá temetve, lejtőtörmelékkel fedve és jégmagvú oldalmoréna-sáncok formájában (5000 m és 6300 m között) a felszíni megjelenésénél nagyobb mértékben is jelen van ma még. A gleccserjég fogyását e száraz területen a törmelékkel való betemetődés – szigetelő jellegénél fogva – jelentősen késlelteti, ám napjainkban pont ezen eltemetett jég olvadása az egyik leg-dominánsabb folyamat.  Az olvadás akkor gyorsul fel, amikor az eltemetett jégtömb a felszínre kerül: ez akkor valósul meg, ha az olvadékvizek (melyek szerepe ma egyre nő a növekvő olvadás miatt) bevágódnak a völgytalpon, alámossák a völgyoldalakat és a jeget fedő homok, vagy épp horzsakő lecsúszik. E folyamat viszonylag rövid idő alatt megváltoztatja a völgy morfológiáját. A holtjég-tömb olvadása ugyanakkor megindulhat az elvékonyodó homok-réteg alatt is, aminek az lesz a felszíni következménye, hogy a homok tömörödik, kerek-ded, sekély mélyedések, a fedett karsztok szuffóziós, utánsüllyedéses töbreihez hasonló alakzatok jönnek létre.  Cementjég-olvadás. A felszíni és az eltemetett gleccserjég olvadásából származó víz mellett ma a permafroszt aktív rétegéből származó olvadékvíz is rendkívül jelentős. Ez az alapvetően szivárgó nedvesség a zárt mélyedésekben a felszínre kerül, így (sekély vizű) magashegyi tavak képződnek. A tavak túlfolyásából viszont már patakok indulhatnak.  A permafroszt olvadása, a jéggel rendelkező övezet magasabbra tolódása akkor vizsgál-ható, ha adataink vannak az aktív réteg hőmérsékletjárásáról, illetve a H2O halmazállapot-változásairól. A geomorfológiailag legjellegzetesebb, reprezentatív magassági szinteken Nagy B., Mari L., Kovács J., Nemerkényi Zs., Heiling Zs.: Adatok  a magashegyi sivatag felszíne alól – avagy víz és jég a Föld legszárazabb magashegyén, az Ojos del Saladón  126 elhelyezett mérőállomásaink ezt a célt szolgálják. Így meghatározhattuk, hogy az Ojos del Salado csúcsán a 10 cm-nyi vastagságú törmelékben mért évi középhőmérséklet (8 cm-rel a felszín alatt) –17,4 ºC és a vizsgált 730 napból mindössze 18 napon fordult elő kevéssel fagypont fölötti hőmérséklet, 97 napon azonban –25 ºC alá ment a regolit hőmérséklete. A gyakorlatilag állandóan fagyott kőzettörmelék ugyanakkor teljesen száraz, így laza, morzsolódó állagú.    3. ábra: Gleccsermaradványok, holtjégfoltok az Ojos del Saladón  Az alacsonyabb magassági tartományokban végzett mérések azonban kiválóan mutatják az aktív réteg hőmérsékletjárásán keresztül a fagyás-olvadás ciklusait, ami legfőképp a halmazállapot-változások időszakainak meghatározása és az aktív réteg megvastagodá-sának nyomon követése szempontjából lényeges (4. ábra)   4. ábra: Az 5830 m-en létesített állomás aktív rétegében (10 cm, 35 cm és 60 cm mélyen)  mért hőmérsékletek (2012.02.01. – 2014.02.14.)  Nagy B., Mari L., Kovács J., Nemerkényi Zs., Heiling Zs.: Adatok  a magashegyi sivatag felszíne alól – avagy víz és jég a Föld legszárazabb magashegyén, az Ojos del Saladón  127Az 5800-6000 m körül 60 cm-es mélységig megvastagodó aktív réteg fagyási-olvadási ciklusairól a napi periodocitás-elemzés nyújt képet (5. ábra). A periódusok eltűnése a nagy energiát felemésztő halmazállapot-változások sajátossága. Míg a téli időszakokban a teljesen átfagyó aljzatban végig tapasztalható a napi hőmérsékleti ciklikusság, az olvadási időszakban mindez megszakad. Ennek különlegessége, hogy a kiszáradó felszínközeli részek miatt a felső rétegek nyári újrafagyása – az alacsony külső hőmérsékletek ellenére is – viszonylag ritka jelenség. Ugyanakkor az aktív réteg alsó része felé haladva – a magasabb nedvességtartalom miatt – gyakrabban történik halmazállapot változás, 60 cm mélyen gyakorlatilag a nyári szezonban a víz-jég határán váltakozik a kőzetszemcsék közötti nedvességtartalom. Az aktív réteg ebben a magasságban 8 hónapon át (áprilistól decemberig) fagyott állapotú, évi középhőmérséklete – mélységtől függően – –3,2 °C és –3,5 ºC közötti. Az olvadási időszakot 4–5 igen hideg szakasz tagolja, ekkor a felső rétegek időleges újrafagyása is megindul. Huzamosabb, vastagabb nyári hótakaró jelenlétére nem utalnak az adatok.  5. ábra: Az 5830 m-en fekvő állomás aktív rétegében (10 cm, 35 cm és 60 cm mélyen) mért  hőmérsékletjárás periodicitása (a periodicitás meglétét minden mélységnél  az alsó diagramrészek központi, vastag sávja jelzi)  E magassági tartománynak – a cementjég viszonylag hosszú, ám elnyúló olvadási szakasza és jelentős felolvadási mélysége miatt – igen jelentős szerepe van az alacsonyabb szintek vízellátásában: a legfontosabb felszín alatti vízforrásnak tekinthető.  Következtetések  A szunnyadó óriásvulkán jégtartalma – mint aktív vízbázis – jelentős átalakuláson megy keresztül, s e száraz területen a jégolvadás alapvetően meghatározza a felszínfejlődést.  Nagy B., Mari L., Kovács J., Nemerkényi Zs., Heiling Zs.: Adatok  a magashegyi sivatag felszíne alól – avagy víz és jég a Föld legszárazabb magashegyén, az Ojos del Saladón  128 Az eolikus folyamatok hordalékszállítása ott a legerőteljesebb, ahol a felszíni rétegek hosszú időszakra engednek föl és száradnak ki, nyári újrafagyásuk pedig nem jellemző. Az 5300 m körüli szintben az aktív réteg évi középhőmérséklete –0,3 °C és –0,48 ºC közötti, fél éves, gyors ütemű felolvadással és aktív réteg mélyüléssel. A felszíni, felengedő és száraz üledéket könnyen megmozgatják a jellemzően igen erős, nyaranta méréseink szerint napi gyakorisággal 40–50 km/h-s szelek.  A jég- és firnmaradványokat már betakart homokleplek aktív nyári mozgásban vannak, de az olvadási folyamatok ma jelentékenyen átalakítják felszínüket – a jégre települt morénaanyaggal együtt. Szuffóziós alakzatok, olvadásformák és olvadékvíz-erodálta felszínek jönnek létre, éves skálán is kirajzolódó sebességgel. Az eltemetett jég mai degra-dációja azért is különösen figyelemre méltó, mert az olvadékvíz mennyiségének növeke-dése figyelhető meg, hiszen a jégolvadás rövidtávon növeli a felszíni és felszín alatti vízáramlás mennyiségét. Az olvadékvíz legfontosabb forrásterülete az 5800-6000 m-es övezet: az aktív réteg fel-engedése elnyújtott folyamat, a jégcement olvadása egész nyáron szivárgó nedvességgel táplálja a lejtők felengedő regolitrétegének alját.  Ebben a magasságban az aktív réteg meg-vastagodása jellemzően 50–60 cm-es mélységig terjed, a szivárgó víz a medence-területeken tavakat hoz létre (6. ábra), s az erős besugárzás hatására e sekély (1 m-nél rit-kán mélyebb) állóvizek nyáron akár 9 ºC-ra is felmelegedhetnek (miközben a levegő nappali hőmérséklete árnyékban itt ugyanekkor fagypont közeli). A tavak hőátadása tovább csökkenti alattuk a permafroszt mennyiségét, jelentős méretű talikokat létrehozva. A besugárzás növekedésével, a felszín erőteljesebb felmelegedésével az aktív réteg további vastagodása, végül a permafroszt degradációja következik be. Ez nyaranta egyelőre növekvő lefolyást okoz, de az örökfagy felszakadozásával, az övezet magasabbra szorulásával és zsugorodásával néhány évtizedes távlatban a hegyi környezet teljes kiszáradását okozhatja.   6. ábra: Permafroszt eredetű olvadékvízből táplálkozó tó 5900 m-en  az aktív réteg maximális nyári vastagságával  Hivatkozások  Clapperton C.M.,1994: The Quaternary glaciation of Chile. Revista Chilena de Historia Natural, 67, 369-383. Gspurning, J., Lazer, R., Sulzer, W., 2006: Regional climate and snow/glacier distribution in Southern Upper Atacama (Ojos del Salado) – an integrated statistical, GIS and RS based approach. Grazer Schriften der Geographie and Raumforschung, 41, 59-70.  Messerli, B., Grosjean, M., Vuille, M., 1997: Water availability, protected areas, and natural resources in the Andean desert Altipano. Mountain Research and Development, 17, 3, 229-238. Moreno, T., Gibbons, W., 2007: The Geology of Chile. Geological Society of London, 414.  

Adatok a magashegyi sivatag felszíne alól - avagy víz és jég a Föld legszárazabb magashegységén, az Ojos del Saladón

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Repository of the Academy's Library