The action of needle
ice in the mobilization of soil in Serra de Santa Helena
Meneses, Bruno Miguel, IGOT
- Universidade de Lisboa, Portugal, santana.meneses@gmail.com
Meneses, B.M. (2013) –
A Ação dos Pipkrakes na Mobilização de Solo na Serra de Santa Helena. VI Congresso Nacional de Geomorfologia. Coimbra
2013, Actas/Proceedings, Coimbra, pp.
213-217. ISBN: 978-989-96462-4-7. http://www1.ci.uc.pt/ieg/apgeom/atas_content/html/S1p3.html
RESUMO
Os pipkrakes são
um importante agente na morfogénese atual da Serra de Santa Helena, pela
quantidade de solo mobilizado durante o ciclo gelo-degelo. Numa vertente desta
serra monitorizou-se o movimento de partículas de solo por estes filamentos de
gelo e aferiu-se a quantidade de solo perdido. Durante os primeiros quatro dias
anticiclónicos da monitorização, não se verificou a fusão dos pipkrakes, apenas a formação de uma nova
unidade na secção inferior (junto ao solo), o que causou a elevação dos
sedimentos superficiais até cerca de 12cm. Nos 3 dias seguintes, aumentou a
temperatura e ocorreu a fusão, deslocando-se os sedimentos à superfície cerca
de 6cm para jusante, do qual resultou a perda de 32,97g/m2 de solo. Estes
resultados evidenciam o papel dos pipkrakes
na dinâmica atual destas vertentes, não só pelo solo erodido, mas também por
proporcionarem a sua desagregação e desta forma aumentarem de perda por outros
processos erosivos.
ABSTRACT
The needle
ice is an important agent in current morphogenesis of Serra de Santa Helena, because
of soil erosion during the freeze-unfreeze cycle. This fact was verified after
monitoring the movement of soil particles by these filaments of ice in one slope
of the mountain. During the first four anticyclonic days of the monitoring period,
we don’t have fusion of the needle ice, only the formation of a new unit in the
lower section near ground, causing the elevation of the sediments in the surface
at about 12cm. In the following 3 days, the increasing temperature and the merger
occurred, moving sediments to surface about 6cm towards the downstream side
which resulted in 32,97g/m2 of soil loss. These results reflect the importance
of needle ice in current dynamics of these slopes, not only by soil eroded, but
also for its desegregation, thereby providing increased loss by other erosive
processes.
1. INTRODUÇÃO
Os pipkrakes têm
um papel relevante na erosão do solo (Pérez, 1984). Estes, também conhecidos na
língua inglesa por needle ice (Lawler,
1988), são pequenos filamentos verticais de gelo com cerca de 1mm2
de secção que podem atingir um comprimento aproximado de 10cm, formados pela
segregação de gelo próximo à superfície do solo durante noites calmas e sem
nuvens (Outcalt, 1971, citado em Branson et al., 1996, p.459). Geralmente, estes
filamentos desenvolvem-se sempre na vertical e elevam os grânulos ou sedimentos
da unidade posterior, i.e., a camada superficial do solo, proporcionando o seu
movimento vertical e horizontal durante um ciclo de gelo-degelo (Vieira, 1996).
Este processo tem elevada importância, não só na desagregação do solo, mas
também no seu transporte (Pérez, 1984; Branson et al., 1996). Esta desagregação
é um fator que proporciona o aumento de perda de solo por erosão hídrica,
sobretudo quando ocorre em simultâneo com o splash,
processos com capacidade de libertação de partículas do solo, podendo dar
início à formação de formas erosivas de maior dimensão, quando se proporciona a
escorrência concentrada (Pedrosa et al., 2001). Segundo Vieira (1996, p. 10) a fusão
destes pipkrakes pode originar a
ocorrência de pequenos mudflows,
sendo estes a associação entre o mecanismo de gelifluxão resultante da taxa de
fusão mais rápida do que o solo pode drenar (elevada tensão de água
intersticial).
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1. Área de estudo (Serra de Santa Helena)
A Serra de Santa Helena localiza-se no Concelho de Tarouca.
Apresenta uma altitude de 1100m e declives bastante acentuados nas vertentes
expostas a NE (>45º); já as vertentes a SW têm menor declive (5 a 15º).
Quanto ao tipo de solo, predominam os Leptossolos úmbricos (de granitos e
rochas afins), encontrando-se estes ocupados essencialmente por mato arbustivo
nas vertentes expostas a NW e vegetação herbácea nas vertentes voltadas para a
Cidade de Tarouca (E e NE), local afetado recentemente por um incêndio
florestal que destruiu toda a vegetação de porte arbustivo e arbóreo. No setor
superior das vertentes predominam os afloramentos de rochas graníticas. Quanto
ao clima onde se insere esta serra, este é caracterizado por Daveau et al.
(1985) como continental, acentuado pela posição topográfica, com verões
moderados (23 a 29ºC) e invernos muito frios (mais de 40 dias com temperatura
inferior a 0ºC).
2.2. Monitorização da mobilização de solo por pipkrakes
Para a monitorização da quantidade de solo movido pelos pipkrakes durante o ciclo gelo-degelo,
instalou-se numa vertente exposta a NE da serra (41º00’25,23’’N 7º47’48,65’’W) um
coletor para recolha de sedimentos movimentados durante o mesmo, conforme o
esquema da Figura 2. A área delimitada de solo corresponde a uma parcela de 1m2
e tem aproximadamente 46º de inclinação, encontrando-se sem qualquer tipo de
ocupação vegetal. Pintaram-se alguns sedimentos e marcou-se a sua posição inicial
em função das distâncias às barreiras laterais que limitam a parcela, com o
intuito de se aferir a distância percorrida horizontalmente pelos mesmos após o
degelo. Esta monitorização realizou-se entre os dias 16 e 22 de Janeiro de 2011
(dias anticiclónicos secos). Também se instalou um posto termométrico junto a
esta parcela, para posterior análise da variação da temperatura. O datalogger utilizado neste posto ficou a
cerca de 1,5m do solo. O solo depositado no coletor resultante do movimento
proporcionado pelos pipkrakes, foi
analisado em laboratório, aferindo-se o peso total (depois de seco), a sua
textura e teor em matéria orgânica. Recolheu-se ainda uma amostra de solo na
parcela para comparação das caraterísticas físicas com o solo recolhido no
coletor.
Figura 2. Metodologia usada
em campo para quantificar o solo movido por ação de pipkrakes.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1. Formação de pipkrakes na área de estudo
No período em monitorização, verificou-se na parcela em
estudo a formação de uma nova unidade de pipkrakes
junto ao solo em cada noite dos primeiros quatro dias e o degelo destas
formações nos dois últimos dias. A formação consecutiva destas unidades
proporcionou a elevação das unidades superiores, atingindo os sedimentos à
superfície uma elevação na ordem dos 12cm (Fig. 3). Com o degelo, estas
formações foram tombando para jusante, processo que proporcionou o movimento destes
sedimentos horizontalmente, ficando parte destes retidos no coletor aqui
instalado. A formação consecutiva destes pipkrakes
deve-se, também, à fraca exposição solar desta vertente.
Figura 3. Pipkrakes numa vertente exposta a NE da
Serra de Santa Helena. Vertente com a película superficial do solo levantado
por pipkrakes e alguns depósitos de
sedimentos (esquerda). Perfil de várias unidades de pipkrakes na parcela monitorizada (direita).
3.2. Variação do desenvolvimento dos pipkrakes em função da temperatura
Analisando o perfil do corte das unidades de pipkrakes da Figura 3 e as temperaturas diárias
registadas no posto termométrico (Quadro 1), verifica-se que o desenvolvimento destas
unidades está diretamente relacionado com a variação da temperatura mínima
registada. No dia 17 de Janeiro, em que se verificou a temperatura mais
reduzida, foi quando os filamentos se desenvolveram verticalmente com maior
expressão (cerca de 4cm). A 19 de Janeiro, a temperatura mínima registada foi um
pouco mais elevada, de -0,8ºC, verificando-se um menor desenvolvimento dos pipkrakes. A partir deste dia, houve um
aumento de temperatura, acima dos 0º, não havendo formação de filamentos, mas apenas
a fusão das unidades de pipkrakes superiores.
No final do dia 21 de Janeiro já não se notou a sua presença devido ao degelo
total. As amostras de solo recolheram-se no dia seguinte.
Quadro 1. Temperatura mínima
e máxima registada pelo datalogger do
posto termométrico instalado no campo.
16-01-2011
|
17-01-2011
|
18-01-2011
|
19-01-2011
|
20-01-2011
|
21-01-2011
|
22-01-2011
|
|
T.
Máx. (ºC)
|
6,1
|
5,4
|
5,8
|
6,7
|
7,9
|
8,6
|
12,8
|
T.
Min. (ºC)
|
-1,1
|
-1,5
|
-1,3
|
-0,8
|
0,1
|
2,4
|
3,2
|
3.3. Solo movido por pipkrakes
Segundo Vieira (1996), apoiado no modelo apresentado por
Birot (1981, p.304), quanto maior o tamanho do pipkrake e declive da vertente, maior será o movimento das
partículas (por gravidade após a fusão). Este autor também menciona a
existência de elevada complexidade neste movimento, pois podem ocorrer outros
processos (e.g. micro-deslizamentos ou toppling)
que originam diferentes trajetórias na movimentação das partículas. Este facto foi
observado neste estudo através do movimento dos sedimentos pintados, que
permitiu registar uma deslocação média de 4,91cm para jusante dos sedimentos
levantados pelos pipkrakes que se
formaram na parcela, após a sua fusão.
Quanto ao solo recolhido no coletor instalado a jusante da
parcela, depois de seco na mufla a 105ºC durante 24 horas, obteve-se o total de
32,97g. Este foi reintroduzido novamente na mufla a 500ºC para se remover a
matéria orgânica (MO) por ignição, determinando-se posteriormente a
granulometria, obtendo-se os resultados apresentados no Quadro 2. A amostra de
solo recolhida na parcela foi alvo dos mesmos procedimentos. Os resultados
obtidos revelam maior percentagem de sedimentos grosseiros no solo do coletor
(85,18% do total), face ao que se verificou no solo da parcela (80,12 do total),
evidenciando-se desta forma a maior capacidade dos pipkrakes na movimentação dos sedimentos de maior volumetria. Ao
longo da vertente onde se monitorizou a erosão de solo, há vários depósitos de sedimentos
grosseiros e pequenos blocos na base de microtaludes, facto explicado pela
ocorrência destes processos realçando-se, assim, a sua importância na dinâmica
atual destas vertentes. A movimentação de blocos devido a estes processos também
é referida por Vieira (1996).
Quadro 2. Composição física do
solo recolhido no coletor e na parcela de solo em monitorização (%).
Amostra
|
(>2mm)
|
Areia grossa
(0,1 - 2mm)
|
Areia fina
(0,05 - 0,1mm)
|
Limo
(0,002 - 0,05mm)
|
Argila
(0 - 0,002mm)
|
MO %
|
Coletor (A)
|
43,0900
|
42,0900
|
10,3489
|
1,1523
|
0,5686
|
2,7502
|
Parcela (B)
|
41,3100
|
38,8111
|
9,0980
|
5,9209
|
1,9400
|
2,9200
|
∆ A-B
|
1,7800
|
3,2789
|
1,2509
|
-4,7686
|
-1,3714
|
-0,1698
|
4. CONCLUSÃO
Através das técnicas utilizadas na monitorização da perda de
solo por pipkrakes, verificou-se que
este processo tem um papel relevante na modelação das vertentes da Serra de
Santa Helena, pela quantidade de solo erodido e por proporcionar a movimentação
de pequenos blocos. No período de monitorização ocorreu apenas um ciclo gelo-degelo,
com a formação consecutiva de várias unidades de pipkrakes nos dias com as temperaturas mais baixas, fator que
permitiu a sobrelevação dos sedimentos superficiais até 12cm. Quando ocorreu a
fusão destas formações, verificou-se movimentação média de 4,91cm da película
superficial de solo para jusante na parcela de solo monitorizada, distância
explicada pelo declive da parcela e pela queda resultante da altitude a que
estes sedimentos foram elevados pelos pipkrakes.
Esta movimentação também se comprovou pela quantidade de solo retido no
coletor, do qual foi possível observar a seletividade dos pipkrakes na elevação de sedimentos grosseiros e consecutiva
movimentação horizontal. A presença de múltiplos depósitos de sedimentos
grosseiros ao longo da vertente onde se realizou o estudo evidencia a influência
dos pipkrakes na morfogénese atual
desta serra. Sendo os resultados apresentados apenas de um ciclo gelo-degelo,
seria interessante monitorizar noutros períodos anticiclónicos e noutros locais
em que se formem pipkrakes, de forma
a comparar a perda de solo induzida por estas formações policíclicas, em função
das diferentes características físicas das vertentes e ocupação do solo.
REFERÊNCIAS
Birot, P.
(1981) – Les processus d´érosion à la
surface des continents. Masson, Paris.
Branson, J.; Lawler, D. & Glen,
J. (1996) - Sediment Inclusion Events During Needle Ice Growth: A Laboratory
Investigation of the Role of Soil Moisture and Temperature Fluctuations. Water Resources Research, vol. 32, n.º
2, pp. 459-466.
Daveau, S.
& Colaboradores (1985) - Mapas
Climáticos de Portugal. Nevoeiro e Nebulosidade. Contrastes Térmicos.
Centro de Estudos Geográficos, Memória N.º 7, Lisboa.
Lawler, D.M. (1988) - A bibliography
of needle ice. Cold Regions Science and
Technology, vol. 15, n.º 3, pp. 295-310.
Outcalt, S. (1971) – An algorithm
for needle ice growth. Water Resources
Research, vol. 7, n.º 2, pp. 394-400.
Pedrosa, A.;
Bateira, C.; Soares, L. & Silvério, M. (2001) – Metodologia para o Estudo
dos Ravinamentos. Metodologias de Estudo
de Processos de Erosão dos Solos, Porto, pp. 85-98.
Pérez, F.L. (1984) -Striated soil in
an Andean paramo of Venezuela: Its origin and orientation. Arctic Alpine Research, vol. 16, pp.
277-289.
Vieira, G.
(1996) – A Acção dos Pipkrakes na
Morfogénese Actual na Serra na Serra do Gerês. Revista Finisterra, vol. XXXI, n.º 61, pp. 3-28.
Sem comentários:
Enviar um comentário