İng. Freeze-thaw Weathering
Donma ve çözülme erozyonu, soğuk ya da mevsimsel/günlük sıcaklık farklarının fazla olduğu bölgelerde meydana gelen bir aşınma sürecidir. En genel tanımıyla; bir kayadaki çatlak içerisine eriyen kar ya da yağmur suları girer. Ardından, sıcaklığın düşük olduğu zaman diliminde su donar. Donmuş su hacmindeki artış, kayadaki çatlaklara baskı uygulayarak daha da açılmasına neden olur. Su donduğunda çatlak içerisinde genişler, sıcaklığın yükseldiği dönemde ise çözülür. Buzun erimesi ile su kayaç içerisindeki farklı çatlaklara ilerler. Bu süreçte kayada bulunan çatlaklar genişler. Kayaç fiziksel olarak aşınana dek bu süreç devam eder1.
En genel tanımıyla, fiziksel ayrışma, değişen sıcaklığın kayalar üzerindeki etkilerinden kaynaklanır ve kayanın parçalanmasına neden olur. Bu süreç bazen su ile kolaylaşır. Donma ve çözülme erozyonu; iki ana fiziksel aşınma türünden biridir. Diğer fiziksel aşınma türü ise eksfoliyasyon olarak adlandırılır. Eksfoliyasyon ise kaya üzerindeki basıncın azalması sonucu gerçekleşen bir ayrışma türüdür. Donma ve çözülme erozyonunun başı çektiği kaya erozyonu süreçleri periglasiyal (bkz. Periglasiyal) yamaç süreçlerinin büyük bir kısmını kontrol eder2.
Periglasiyal ve permafrost (bkz. Permafrost) bölgelerdeki fiziksel ayrışma süreçlerinin çoğu, suyun donması ile çözülmesinden ve donmamış su içerisindeki veya sıcaklığındaki değişikliklerden kaynaklanır. Su donduktan sonra %9 oranında hacim kazanır. Örneğin herhangi bir kayanın boşluklarına su dolarsa ve bu su -22° C bir sıcaklıkta buz hâline gelirse kayaya uyguladığı baskı 207 MPa olur. Bu stres oldukça yüksektir ve en dayanıklı kayalar dahi bu baskı ile parçalanır3. Permafrost bölgeleri, aktif tabakanın mevsimsel olarak çözülmesi ve yeniden donması ile karakterize edilirken permafrost olmayan periglasiyal bölgelerde, kış aylarındaki yüzeydeki don tabakası derine nüfuz eder. Birçok orta enlem dağ bölgesi gibi kış sıcaklıklarının değişken olduğu yerlerdeki kayaçlar donma-çözülme döngüleri ile ayrışmaktadır. Alçak enlemlerdeki yüksek dağlık alanlarda gündüz sıcaklık farkları donma-çözülme döngülerinde baskındır 2.
Donma-çözülme erozyonu, sıcaklıktaki sık değişikliklerin sonucudur, bu değişimler toprak ve kaya fiziko-kimyasal özelliklerinde değişikliklere neden olur ve soğuk bölgelerde yüksek irtifalarda ve enlemlerde daha büyük ölçüde meydana gelir. Kayaların ve onları oluşturan mineral topluluklarının donma-çözülme döngülerine tepkileri ve dayanımları birbirinden farklıdır. Örneğin, donma-çözülme döngüsünde kuvars mineralleri feldispat minerallerine göre daha kolay parçalanır4, 5.
Son yıllarda küresel ortalama yağış ve yüzey sıcaklıklarında önemli değişiklikler meydana gelmiş ve 21. yüzyıl boyunca devam etmesi beklenmektedir6, 7. Gündüz ve mevsimsel ısı değişimleri nedeniyle yüzey toprağındaki sıvı su tekrar tekrar donar ve çözülür, permafrostun en önemli yüzey özelliklerini donma-çözülme erozyonu kontrol eder. Küresel ısınma donma-çözülme döngülerini değiştirmektedir. Küresel ısınmayla birlikte mevsimsel donma-çözülme bölgesindeki permafrostun donma tarihi gecikmiş, çözülme tarihi ise genel olarak ilerletilmiştir8. Bu eğilimin yüzey ortamı üzerindeki en önemli etkisi; permafrostun çözülme derinliği artar, su derin toprak katmanlarına ve kayalara taşınır ve yüzey bitki örtüsünün yaşam ortamı ve toprak özellikleri değişmektedir9.
