El permafrost se describe como suelo que se encuentra perennemente congelado. Se encuentra presente en el ártico y en ambientes alpinos.
El descongelamiento del permafrost se ha relacionado a cambios en humedales y lagos, alteración de la contribución del agua subterránea al flujo de ríos, reacciones climáticas, ecología, entre otros efectos. Sin embargo, información detallada acerca de la dinámica del permafrost con los sistemas superficiales y subterráneos sigue siendo un enigma.
El conocimiento acerca de la configuración del permafrost es crucial para entender estos fenómenos y permitir decisiones de gestión de los recursos. Sin embargo, faltan detalles específicos debido a la dificultad en monitorear zonas sub superficiales en áreas muy grandes. Generalmente las inferencias se realizan en función a modelos conceptuales derivados de observaciones superficiales, monitoreos dispersos de pozos y limitada información geofísica.
Actualmente existe la información aérea electromagnética (AEM), la cual juega un rol importante en la caracterización de condiciones físicas sub superficiales. Ella posee la habilidad para mapear propiedades físicas debajo de la superficie, lo cual no se puede lograr con sistemas satelitales. La data AEM permite identificar la configuración sub superficial de permafrost e inferir su efecto en los sistemas superficiales y sub superficiales. Asimismo, provee vistas 3D de litología, distribución de permafrost y potenciales conexiones entre el agua superficial y subterránea mediante talkis debajo de lagos y ríos.
Caso de estudio
A continuación se presentarán los resultados de un monitoreo aéreo electromagnético realizado a lo largo de 1800 km, los cuales muestran la disposición de sedimentos depositados en los últimos 4 millones de años y la configuración de las profundidades de permafrost en el área de Yukon Flats, cerca de Fort Yukon, Alaska.
Yukon Flats es un llano dentro de la cuenca del río Yukon. Esta área es de importancia por tener permafrost discontinuo, el cual es generalmente más inestable y sensible al cambio climático que el permafrost continuo. Dado que el permafrost discontinuo es relativamente caliente, el contacto y la transferencia de calor desde las áreas no congeladas adyacentes o los cuerpos de agua puede resultar en descongelamiento significativo. Además esta área se encuentra cerca del límite entre permafrost continuo en el norte y permafrost discontinuo en el sur, por lo que es una ubicación importante para poder estudiar su dinámica.
Trabajo de campo
La data AEM se monitoreó durante una semana durante el mes de junio 2010 usando el sistema Fugro RESOLVE que opera en seis frecuencias entre 0.4 a 129 kHz y vuela a una velocidad promedio de 30 m/s.
El trabajo consistió en “barrer” un rectángulo de líneas de vuelo cercanas entre sí que cubren aproximadamente 300 km2, y unas líneas de reconocimiento de alrededor de 900 km de longitud (Ver Figura 1).
Fig. 1: Ubicación de la cuenca del río Yukon, área de estudio, cuerpos de agua, geología superficial y características generales de permafrost.
Con este sistema se logra un mapeo de alta resolución en 3D, la visualización de diferentes configuraciones hidrogeológicas y distribuciones de permafrost. Con ello se pudo obtener nuevos entendimientos de Yukon Flats a escalas macro y micro.
Resultados
Luego del tratamiento de la información AEM, se crearon modelos de resistividad eléctrica a lo largo de las líneas de vuelo, abarcando profundidades de hasta 100m.
Para el análisis, se utilizó información de perforaciones cerca de Fort Yukon para determinar una relación entre la resistividad eléctrica inversa, la litología y el permafrost. (Ver Figura 2-a y 2-b)
Fig. 2-a: Comparación de un sondeo AEM de resistividad con litología de una perforación cercana y observaciones de permafrost.
Fig. 2-b: Interpretación esquemática del monitoreo AEM, que indica el típico rango de resistividades para varios materiales bajo condiciones congeladas y de descongelamiento.
A continuación se muestran vistas de planta, corte y 3D de los resultados obtenidos. Con el análisis de esta información se ha podido determinar nueva información relacionada a la ubicación y comportamiento del permafrost en el área de estudio.
Fig. 3: Vistas de planta de los modelos de resistividad invertida obtenidos del análisis de información AEM.
Fig. 4: Visualización de las secciones de corte de resistividad de la Figura 3. La litología y límites de permafrost interpretados se muestran en líneas punteadas.
Fig. 5: Corte tridimensional del modelo de resistividad. Las isosuperficies grises muestran la interpretación de la base del permafrost.
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