Remotely sensed time series of rapid terrace formation: Laguna del Viedma valley (Patagonia)

Abstract

ABSTRACT The Patagonian Andes were affected by a range of geophysical drivers of landscape incision during the Last Glacial Interglacial Transition and Early Holocene. Deciphering drivers of river system response during this period is complex, and magnitudes and timescales of landscape change are poorly constrained. Herein, a remotely sensed time series of modern terrace formation is investigated from the Laguna del Viedma valley as a modern analogue of Late Quaternary landscape evolution in Patagonia. The aim of the research was to constrain the timing of terrace formation following lake level fall of the Laguna del Viedma over a 35 year period from 1985-2019. The objectives were to: 1) use satellite imagery from 1985-2019 to document glacier and lake changes in the study area; 2) map landforms of the Laguna del Viedma valley; and 3) analyse terrace elevations. In total seven terrace surfaces were distinguished, with the oldest four pre-dating the ALOS PALSAR DEM (February 2000) used. Landform evidence shows the highest, and vegetated, T1 terrace surface (+40-75 m) grades to the highest lake level and was likely the elevation of the valley floor during Holocene neoglacials. Viedma glacier recession then led to a phase of lake regressions/transgressions with an overall trend of lake level fall. The DEM shows ~20 m incision from the 1985 floodplain level (T3) to the T4 level floodplain by 2000. This constrains a minimum rate of incision of 1.33 m/yr, however, the satellite time series demonstrates rapid T3 terrace formation, with evidence for mass movements contributing to lateral terrace erosion by 1986. The implications of the data are discussed within the context of the Late Quaternary palaeohydrology of Patagonia where lake level falls of 10s to 100s of metres occurred within many large river systems of the Patagonian Andes from 42-52⁰ S. The data herein demonstrate that base level falls from sudden lake drainage events were likely a major driver of rapid landscape change in Patagonia during deglaciation.

Translated abstract

RESUMEN Series temporales de teledetección de la formación rápida de terrezas: valle de la Laguna del Viedma (Patagonia). Los Andes patagónicos fueron afectados por diversos factores geofísicos que condujeron a la incisión del paisaje durante la transición del último glaciar-interglaciar y el Holoceno temprano. La determinación de los controles en la incisión de los sistemas fluviales durante este período resulta compleja, a la vez que las magnitudes y escalas de tiempo de cambio del modelado no se encuentran suficientemente acotadas. En este trabajo se analiza la formación de terrazas modernas mediante el estudio de una serie temporal de imágenes de teledetección que sirve de análogo moderno de la evolución del paisaje durante el Cuaternario tardío en la Patagonia. En esta investigación se persigue acotar el tiempo de la formación de las terrazas en relación con el descenso de nivel de la Laguna del Viedma durante un periodo de 35 años, desde 1985 al 2019. Los objetivos específicos son los siguientes: 1. utilizar imágenes de satélites para documentar los cambios glaciares y del nivel del lago en la zona de estudio; 2. cartografiar la geomorfología del valle de la Laguna del Viedma; y 3. analizar la elevación de las terrazas. En total, se han distinguido siete terrazas, cuatro de ellas se formaron con anterioridad al modelo digital de elevación (DEM) de ALOS PALSAR (febrero 2000). Las evidencias geomorfológicas muestran que la terraza (T1), de mayor altura y vegetada (+40-75 m), se inclina y enrasa con el nivel más alto del lago y, probablemente, se corresponde con el fondo del valle durante el desarrollo de los neoglaciares del holoceno. La recesión del glaciar Viedma provocó una fase de regresiones/transgresiones del lago, con una tendencia general al descenso de su nivel. El DEM muestra una incisión de ~20 m que comprende desde el nivel de la llanura fluvial en 1985 (T3) hasta la llanura del nivel T4 formado antes del 2000. Esta observación implica una tasa de incisión mínima de 1,33 m/a, aunque las imágenes de satélite demuestran una formación rápida de la terraza (T3), con evidencia de movimientos de masa que contribuyeron a la erosión lateral de la terraza en 1986. Las implicaciones de estos resultados se discuten dentro del contexto paleohidrológico del Cuaternario tardío en la Patagonia donde se produjeron descensos en el nivel de los lagos del orden de decenas a centenas de metros, que afectaron el nivel de base de muchos de los grandes sistemas fluviales de los Andes patagónicos entre 42-52⁰ S. Igualmente, estos datos demuestran que la caída de nivel de base causada por vaciamientos súbitos constituyeron un control primordial en los cambios rápidos de paisaje en la Patagonia durante la deglaciación.