Análise geotérmica e topológica de redes poligonais de contracção térmica em Adventdalen, Svalbard, Noruega

Abstract

Esta tese tem como objectivo principal efectuar a caracterização geométrica e topológica de redes poligonais de contracção térmica típicas de regiões de solo permanentemente gelado (permafrost) de forma a fornecer informação quantitativa que permita ajudar a compreender a formação e evolução de análogos planetários. As redes poligonais estudadas nesta tese são do tipo cunhas de gelo (ice-wedges) e estão situadas no vale de Adventdalen no Alto Árctico (Svalbard, 78ºN), tendo os seus contornos sido digitalizados a partir de imagens de detecção remota de muito elevada resolução (20 cm/pixel). Dezassete redes foram analisadas, contendo um total de 6166 polígonos. A partir do seu mapeamento e do modelo digital de terreno disponível de Adventdalen, foi efectuada, com a ajuda de um Sistema de Informação Geográfica, a extracção e análise de vários parâmetros, qualitativos e quantitativos das diferentes redes. Parâmetros extraídos do modelo digital de terreno, tais como declive e curvatura, permitem agregar diferentes grupos de redes em função da sua densidade, e verificar que zonas topograficamente acidentadas albergam redes com polígonos de maiores dimensões e geometrias mais assimétricas. A medição da regularidade das redes é efectuada através da técnica estatística de padrões pontuais (spatial point patterns), recorrendo aos vértices e centróides dos polígonos, permitindo separar as redes de Adventdalen em dois tipos, dispersas e agregadas As relações topológicas e geométricas revelam também que o desenvolvimento destas redes sofre um incremento na valência dos vértices com a diminuição das áreas dos polígonos. Por fim, verifica-se que a assimetria das redes revela um bom ajuste com o decréscimo das áreas dos polígonos indicando que a simetria destas estruturas poderá estar relacionada com a maior proximidade entre as cunhas de gelo.

The main objective of this thesis is the geometric and topological characterization of thermal contraction polygonal networks which are typical of permafrost regions, where the soil is permanently frozen. This includes the collection of quantitative information that can help understand the formation and evolution of planetary analogues. The polygonal networks studied in this work result from ice-wedges, and are located in the Adventdalen valley, in the Arctic area (Svalbard archipelago, at 78º N). Their contours were digitized from the analysis of high spatial resolution remote sensing images (20 cm/pixel). Seventeen individual networks were analysed, containing a total of 6166 polygons. Several qualitative and quantitative parameters were extracted for each of the networks, through the analysis of these maps and of the Digital Terrain Model available for the Adventdalen, in a GIS environment. Some parameters obtained from the DTM, such as slope and curvature, lead to the clustering of networks in groups according to their polygon density, and to the verification that areas where topography is more rugged contain networks with larger polygons and asymmetric geometry. The measure of network regularity was made with the statistical technique of spatial point patterns, taking into account the locations of the vertexes and centroids of the polygons; this led to the definition of two types of networks in the Adventdalen: dispersed and aggregated. Topological and geometric relations also reveal that the development of the networks leads to an increase in the numerical value of vertex valence, while the areas of polygons decrease. Finally, it is confirmed that network asymmetry is closely linked to polygon area, which points to a relation between polygon symmetry and distance between the ice-wedges.