Variabilidade na camada ativa do solo na Meseta Norte e na superfície da Península Fildes, Ilha Rei George, Antártica Marítima

Abstract

A região da Antártica Marítima exibe as taxas mais elevadas de mudanças climáticas no planeta, estando a região das Shetland do Sul entre as mais afetadas. Solos com permafrost cobrem 24% das superfícies expostas da Terra e de forma geral possuem alto potencial de emissão de gases que contribuem para o efeito estufa. O objetivo deste estudo foi caracterizar a variabilidade térmica da camada ativa do permafrost em um transecto de 200 m na Península Fildes e relacionar esta variabilidade com fatores meteorológicos e ambientais entre 2014 e 2016. Também foram obtidas cinco cenas do satélite TerraSAR-X coletadas nos períodos de ablação durante o monitoramento para classificar as zonas superficiais da geleira Collins e das áreas livres de gelo. Ocorreram três expedições científicas à área de estudo para coleta de dados, instalação e manutenção do sítio de monitoramento contínuo. A variabilidade térmica da camada ativa no transecto não apresentou elevada disparidade ao constatado em outros sítios de monitoramento da camada ativa na Ilha Rei George. Os ciclos de variação da camada ativa estão atrelados às condições sazonais, com o descongelamento ocorrendo predominantemente nos períodos mais quentes, enquanto no restante do ano prevalece a condição de congelamento A temperatura da camada ativa no transecto não é homogênea, ocorrendo variação conforme a profundidade e a posição no transecto, com as variações mais expressivas no solo melhor drenado e com menor teor de umidade. Dentre os fatores avaliados, a temperatura do ar e da superfície do solo são os que mais influenciam no gradiente térmico da camada ativa, enquanto nas porções mais próximas da superfície também ocorre maior influência do albedo e da nebulosidade e em maior profundidade também há influência do saldo de radiação e da umidade do solo. A profundidade média da camada ativa em 2014 foi 44,3 cm e em 2015 foi 47,7 cm, com as maiores variações de expansão e retração também ocorrendo nos solos com menor teor de umidade. Os valores obtidos do índice frost number indicam que houve predomínio de permafrost contínuo no transecto durante o período de monitoramento. Os dados TerraSAR-X possibilitaram a extração de dados superficiais e a discretização dos alvos superficiais conforme o teor de umidade superficial. Os índices kappa obtidos indicam excelente coerência entre a classificação e a verdade de campo A condição predominante das zonas superficiais nas cinco datas indica predomínio de superfícies de neve úmida, englobando 85,5% da superfície da geleira e de superfície com menor umidade, englobando 49% das áreas livres de gelo. A maior variabilidade ocorreu na superfície da geleira, enquanto nas áreas livres de gelo não houve uma classe com destacada variação. A superfícies da geleira é influenciada pela altitude e a orientação das vertentes, com 75% das zonas de gelo exposto localizadas entre 0 e 50 m de altitude e 25% de suas vertentes orientadas para sudeste, enquanto 45% das zonas de neve úmida e de transição estão localizadas entre 100 m e 200 m de altitude e 49% das vertentes com essa conformação estão orientadas para noroeste. A radiação incidente é mais intensa nas superfícies direcionadas para norte, nordeste e noroeste, enquanto as menores taxas de incidência ocorrem nas superfícies direcionadas para sul. A Península Fildes possui 17,9% de sua superfície coberta por comunidades vegetais, sendo 5,7941 km² e 0,6646 km² colonizadas por liquens e musgo respectivamente. O kappa obtido através da segmentação multiresolução foi 0,73, indicando o bom resultado da classificação orientada aos objetos. A vegetação está localizada predominantemente em superfícies que recebem incidência de radiação entre a faixa do ponto de compensação à luz e do ponto de saturação. A vegetação está localizada predominantemente nos terraços marinhos devido à influência da fauna do passado e atual, com as superfícies proglaciais ainda pouco colonizadas devido à predominância de morainas. A radiação solar incidente é um fator importante na regulação fotossintética e no desenvolvimento das comunidades vegetais, sendo de fundamental relevância monitorar as áreas potenciais para colonização futura.

In the Maritime Antarctica region occur the greatest climate change of the planet and the South Shetland region is one of the most affected. Soils with permafrost occur on 24% of the Earth's exposed surfaces and generally have high potential for emissions of greenhouse gases. The aim of this study was to characterize the thermal variability of the active layer of permafrost in a surface of 200 m from Fildes Peninsula and relate this variability with weather and environmental conditions between 2014 and 2016. Five images of the TerraSAR-X satellite were obtained in the ablation periods and used to classify the surfaces of the Collins glacier and ice-free areas during monitoring. There were three scientific expeditions to the study area for installation, data collection and maintenance of the continuous monitoring system. The thermal variability of the active layer did not present a high difference to that obtained in other active layer monitoring sites in King George Island. Variations of the active layer are related to seasonal conditions, with predominance of thawing in hotter periods, and in other periods, the freezing condition prevails The temperature and the active layer thickness in the transect are not homogeneous, with strong influence of meteorological and environmental conditions. Based on the meteorological data evaluated, the temperature of the air and the soil surface are the ones that most influence the thermal gradient of the active layer. Near the surface there is a greater influence of albedo and cloudiness, and in depth there is a greater influence of the balance of radiation and soil moisture. TerraSAR-X data is suitable for extracting surface data and and classify the surface targets according to the moisture content. On the surface of the glacier occurred the greatest variation and in the ice-free areas there was not a class with high variation. The Fildes Peninsula has 17.9% of its surface covered by plant communities, and 71.66% of this area was colonized by lichens and moss. Analyzing the relationship between vegetation distribution and global radiation incident on the surface it was verified that the radiation does not determine the distribution of the vegetation, however, is an important factor due to the photosynthetic efficiency of the vegetation communities present.