Permafrost model in coarse-blocky deposits for the Dry Andes, Argentina (28°-33° s)

Abstract

In this work, a statistical permafrost distribution model for coarseblocky deposits in the Dry Andes of Argentina (28-33°S) is presented. The empiric mathematical formulation was based on a logistic regression. The final model is a combination of two independent occurrence probability models: a) a mean annual air temperature-terrain ruggedness model and, b) a mean annual air temperaturepotential incoming solar radiation model. For all cases, calibration was made according the complete geomorphological characterization of a periglacial basin with 250 km2. Lately, the results of probabilistic model were extrapolated to the whole study area in the Dry Andes and compared with the Argentine rock glacier inventory data base. High permafrost likelihood, in coarse debris, is expected above 4200 and 5700 m a.s.l., from south to north in the study area and covers a surface of approximately 1200 km2. Medium permafrost likelihood is expected above 3400 and 4200 m a.s.l. with a surface of 6178 km2 while low permafrost likelihood, occurs between 3000 and 3400 m a.s.l. with an area of 11.060 km2. These findings indicate that permafrost may occur in several types of coarseblocky deposits in the Dry Andes, not only restricted to rock glaciers. Thermal properties of the ground in coarse-blocky deposits allow permafrost permanence, even under unfavourable climatic conditions. The performance of the permafrost model was also tested, considering the transition from cold paleoclimate Tardiglacial to present climatic conditions. During the warming, likely permafrost surface reduced from 56 to 13%. In the same way, rock glaciers with high and medium permafrost likelihood decrease from 62 to 30%, respectively while, rock glaciers with low likelihood and no permafrost category, increased 75% and 474%, respectively. Moreover, we identified some sites in which permafrost degradation is arguably expected. About that, 0.9% of the rock glaciers in the study area display possible permafrost degradation and 33% of them, likely permafrost degradation.

En este trabajo se exponen los resultados de un modelo probabilístico de presencia de permafrost en depósitos detríticos gruesos para un sector de los Andes Secos de Argentina (28-33°S). La formulación matemática responde a un modelo de regresión logística. El modelo final es el resultado combinado de dos modelos probabilísticos independientes de permafrost: a) el modelo de temperatura media anual del aire – rugosidad del terreno y b) el modelo de temperatura media anual del aire – radiación solar potencial entrante. En todos los casos, la calibración se realizó de acuerdo a la completa caracterización geomorfológica de una cuenca periglacial de 250 km2 . Posteriormente, los resultados del modelo probabilístico fueron extrapolados para toda la región de estudio en los Andes Secos y comparado con los datos recientemente publicados del inventario de glaciares rocosos (o glaciares de escombros, en Sudamérica) de Argentina. Sobre 4200 a 5700 m snm, de sur a norte del área de estudio, existen altas probabilidades de encontrar permafrost en depósitos detríticos gruesos, cubriendo un área de 1200 km2 . Por sobre 3400 y 4200 m snm, las probabilidades de encontrar permafrost en este tipo de depósitos son medias, en una superficie de 6178 km2 mientras que, entre 3000 y 3400 m snm, su presencia es poco probable y la superficie correspondiente es de 11.060 km2 . Estos resultados reflejan que el permafrost puede estar presente no sólo en glaciares rocosos. Las propiedades térmicas del suelo en las cubiertas detríticas gruesas son las que permiten su permanencia, incluso bajo condiciones ambientales desfavorables. Se comparó también la respuesta de nuestro modelo frente a la transición de un paleoclima Tardiglacial más frío hasta el clima presente. Durante el calentamiento, la superficie posiblemente ocupada por permafrost experimentó una reducción del 56 al 13%. Del mismo modo, los glaciares rocosos con alta y media probabilidad de permafrost disminuyeron entre 62% y 30%, respectivamente. Por otro lado, los glaciares rocosos afectados con permafrost poco probable y posiblemente ausente, se incrementaron del 75% al 474%. Además, identificamos sectores en los que es posible se produzcan fenómenos de degradación de permafrost. Al respecto 0.9% de los glaciares rocosos del área de estudio poseen permafrost con altas probabilidades de degradación y 33%, con posibilidades medias de degradación.