Nel 2017 e nel 2018, due versanti di permafrost nella valle del Mackenzie, nei Territori del Nord-Ovest del Canada, si sono staccati alla base dello strato congelato e sono scivolati a valle in blocchi. Le frane hanno mobilizzato rispettivamente circa 4,5 e 18 milioni di metri cubi di terreno, ostruendo i corsi d’acqua e formando laghi lunghi circa 1,1 e 3,5 chilometri. A descrivere questi cedimenti come «frane per distacco del permafrost» è uno studio guidato dal geologo Joseph Young, dell’Università dell’Alberta, con sette coautori. La ricerca, pubblicata sulla rivista Geophysical Research Letters, propone che si tratti di un processo distinto dalle più comuni frane da disgelo.
In genere, nelle aree di permafrost — terreno che resta congelato per almeno due anni consecutivi — il suolo si scongela in superficie e il versante cede. Nei due casi esaminati, invece, il distacco è avvenuto a 18-20 metri di profondità: l’intero strato congelato è scivolato in blocchi, molti dei quali conservavano la vegetazione. Un semplice modello termico elaborato dagli autori spiega solo in parte come si inneschino queste frane. Il fenomeno si inserisce in un quadro di frane in Canada legate a incendi e disgelo.
La frana del fiume Redstone, ai piedi dei monti Mackenzie, si è verificata su un pendio inclinato di circa 16 gradi, a un’altitudine compresa tra 500 e 700 metri. Il terreno è formato da depositi glaciali ricchi di argilla. Prima del cedimento, il versante si era mosso per diversi anni lungo una superficie profonda. La frana ha lasciato una cicatrice lunga circa 1,2 chilometri e larga 300 metri; la lingua di detriti ha una lunghezza simile.
Nel 2019 e nel 2021 i ricercatori hanno sorvolato il sito con droni. Confrontando i rilievi con precedenti dati satellitari sull’altitudine, hanno stimato che entro il 2021 il volume mobilizzato fosse arrivato a circa 5 milioni di metri cubi, poco più dei 4,5 milioni attribuiti nello studio al cedimento iniziale. Una fotografia pubblicata nella ricerca mostra un elicottero fermo sui detriti e quattro persone in piedi su un molard, un cumulo di terreno congelato scivolato a valle in un unico blocco.
La frana del fiume Johnson si è verificata invece in una zona relativamente pianeggiante, con una pendenza locale di circa 7 gradi. Il terreno è composto da fanghi lacustri ricchi di ghiaccio, depositati durante il ritiro della calotta glaciale laurenziana. Per oltre dieci anni prima del cedimento, le immagini satellitari Landsat hanno registrato uno spostamento lento, tra 10 e 30 metri l’anno. Il movimento è iniziato dopo un incendio boschivo nel 1995 e ha accelerato fino al crollo; nelle immagini, anche gli stagni in superficie apparivano spostati verso valle.
Al momento del cedimento, il materiale mobilizzato ammontava a circa 18 milioni di metri cubi. La cicatrice è lunga circa 3,2 chilometri e larga 600 metri. In seguito, dalla zona di distacco sono continuate a fuoriuscire colate di fango: entro il 2021 il volume totale era salito a circa 18,6 milioni di metri cubi. Nelle conclusioni, gli autori definiscono i due eventi «tra i più grandi cedimenti contemporanei del permafrost osservati nel Canada nord-occidentale».
Tra il 2019 e il 2021 le squadre hanno svolto indagini sul campo in entrambi i siti. A Redstone, nella parte alta della cicatrice era ancora visibile la superficie piana lungo cui era scivolata la frana, a circa 20 metri sotto il livello originario del terreno. I ricercatori hanno anche misurato la resistività elettrica del suolo, cioè la sua capacità di opporsi al passaggio della corrente, usando un ABEM Terrameter e collocando gli elettrodi a intervalli di 5 o 10 metri. Poiché il terreno congelato e quello scongelato conducono la corrente in modo diverso, queste misure hanno permesso di rilevare circa 20 metri di permafrost accanto alla cicatrice e nessuno al suo interno.
Al fiume Johnson, il fango aveva coperto la vecchia superficie di scivolamento. La squadra ha però trovato ghiaccio massiccio alla base del permafrost, a circa 18 metri sotto il ciglio della frana. I campioni, tagliati con una piccozza o estratti con una trivella, sono stati trasportati congelati al Permafrost Archives Laboratory dell’Università dell’Alberta, a Edmonton.
Gli isotopi del ghiaccio alla base indicano che risale all’inizio dell’Olocene, il periodo cominciato subito dopo l’ultima era glaciale. I cunei di ghiaccio ai lati della testata della frana di Redstone hanno invece restituito valori moderni: si erano formati di recente, quando l’acqua era penetrata in fessure aperte. Nel complesso, i risultati indicano che in entrambi i siti il cedimento è avvenuto alla base del permafrost. Secondo gli autori, lo strato congelato si è indebolito dal basso prima di staccarsi, un processo che finora non era stato riconosciuto.
Il gruppo aveva già censito, in uno studio del 2022, 156 frane profonde in aree di permafrost della valle, iniziate tra il 2004 e il 2020. Oltre 150 si erano verificate circa due decenni dopo un incendio. Nel 1995 vasti roghi avevano interessato entrambe le aree studiate.
Nel luglio 2020 i ricercatori hanno installato due sonde, profonde 1,5 metri, per misurare la temperatura del terreno: una nell’area bruciata e l’altra nella foresta intatta adiacente. Tra settembre 2020 e agosto 2022, la temperatura media del suolo vicino alla superficie è stata di -0,8 °C nella foresta e di 0,4 °C nell’area bruciata. I dati sulle temperature del suolo sono disponibili online.
Gli autori hanno poi usato il modello termico FreeThaw1D, simulando l’incendio come un aumento di 1,5 °C della temperatura superficiale destinato a svanire nell’arco di 75 anni. Nel modello, il ghiaccio vicino alla base del permafrost, a circa 20 metri di profondità, ha iniziato a ridursi solo decenni dopo l’incendio. Il risultato è coerente con il ritardo osservato nella valle, ma non dimostra da solo che gli incendi siano la causa diretta delle frane. Dopo le stagioni degli incendi del 2019 e del 2020, in Siberia gli scienziati hanno avvertito che il riscaldamento dell’Artico farà aumentare i megaincendi nelle aree di permafrost.
Vicino al fiume Mackenzie, il permafrost è spesso appena 20-40 metri e ha una temperatura superiore a -1 °C. Tra il 1980 e il 2020 si è riscaldato di circa 0,3 °C ogni decennio. Gli autori prevedono che le frane da distacco diventeranno più frequenti nelle aree in cui lo strato congelato è così caldo e sottile; tra i possibili rischi ci sono le inondazioni provocate dai laghi formati dai detriti. Il riscaldamento sta interessando anche altri ambienti montani, dove lo strato attivo del permafrost si è raddoppiato.
Una delle più grandi frane da disgelo mai registrate, sull’altopiano del Peel, ha impiegato sei decenni per aprire una cicatrice di 4,1 milioni di metri cubi. La frana di Redstone ha mobilizzato una quantità simile di materiale in un cedimento rapido. Le frane da disgelo, in cui una parete ricca di ghiaccio arretra gradualmente ogni estate, sono il fenomeno più noto tra quelli che causano il collasso dei versanti artici durante il disgelo. «I versanti di permafrost stanno cedendo in modi nuovi e senza precedenti», hanno scritto gli autori nella sintesi divulgativa.
Il modello termico non considera il riscaldamento climatico di fondo, le condizioni specifiche dei siti né l’acqua che scorre nelle fessure di trazione, cioè le spaccature che si aprono nel terreno. Secondo gli autori, quest’acqua potrebbe contribuire al disgelo in profondità più del lento trasferimento di calore nel suolo. Inoltre, solo due frane sono state studiate direttamente sul campo: le centinaia di eventi simili individuati nella mappatura non sono state verificate uno per uno. Il gruppo chiede quindi ulteriori analisi termiche e geotecniche.
I dati di resistività dei due siti sono disponibili nella banca dati Canadian Permafrost Electrical Resistivity Survey; i video dei sorvoli con drone sono pubblicati su Zenodo, un archivio di ricerca ad accesso aperto. Due coautori lavorano presso il Northwest Territories Geological Survey. Il progetto ha ricevuto anche il sostegno di PermafrostNET, una rete canadese di ricerca sul permafrost.
Fonte: earth.com
