Революционное открытие, наконец, доказывает, что дождь действительно может двигать горы

Новаторская техника, которая точно фиксирует, как горы сгибаются под действием капель дождя, помогла решить давнюю научную загадку.

Драматическое влияние дождя на эволюцию горных ландшафтов широко обсуждается среди геологов, но новое исследование, проведенное Бристольским университетом и опубликованное сегодня в Science Advances , четко рассчитывает его влияние, способствуя нашему пониманию того, как пики и впадины развивались на протяжении миллионов лет.

Его выводы, которые были сосредоточены на самой могущественной горной цепи — Гималаях, также открывают путь для прогнозирования возможного воздействия изменения климата на ландшафты и, в свою очередь, на жизнь человека.

Ведущий автор доктор Байрон Адамс, научный сотрудник Королевского общества Дороти Ходжкин из университетского института окружающей среды Кэбота, сказал: «Может показаться интуитивным, что больше дождя может формировать горы, заставляя реки быстрее превращаться в скалы. Но ученые также полагали, что дождь может разрушать пейзаж достаточно быстро, чтобы по существу «высосать» камни из Земли, эффективно поднимая горы вверх очень быстро.

«Обе эти теории обсуждались на протяжении десятилетий, потому что измерения, необходимые для их доказательства, чрезвычайно сложны. Вот что делает это открытие таким захватывающим прорывом, поскольку оно решительно поддерживает идею о том, что атмосферные и твердые земные процессы тесно связаны».

Хотя нет недостатка в научных моделях, призванных объяснить, как работает Земля, более сложной задачей может быть проведение достаточно хороших наблюдений, чтобы проверить, какие из них наиболее точны.

Исследование проводилось в центральных и восточных Гималаях Бутана и Непала, потому что этот регион мира стал одним из самых популярных ландшафтов для изучения скорости эрозии. Доктор Адамс вместе с сотрудниками из Университета штата Аризона (ASU) и Университета штата Луизиана использовал космические часы внутри песчинок, чтобы измерить скорость, с которой реки размывают скалы под собой.

«Когда космическая частица из космоса достигает Земли, она, вероятно, столкнется с песчинками на склонах холмов, когда они переносятся к рекам. Когда это происходит, некоторые атомы в каждой песчинке могут превратиться в редкий элемент. Подсчитав количество атомов этого элемента присутствуют в мешке с песком, мы можем подсчитать, как долго песок там находился и, следовательно, как быстро ландшафт разрушался », — сказал доктор Адамс.

«Когда у нас есть скорости эрозии по всему горному хребту, мы можем сравнить их с вариациями крутизны реки и количества осадков. Однако такое сравнение очень проблематично, потому что каждую точку данных очень сложно получить, а статистическая интерпретация всех данных вместе — это сложно «.

Доктор Адамс преодолел эту проблему, объединив методы регрессии с численными моделями эрозии рек.

«Мы протестировали большое количество численных моделей, чтобы воспроизвести наблюдаемую картину скорости эрозии в Бутане и Непале. В конечном итоге только одна модель смогла точно предсказать измеренную скорость эрозии», — сказал д-р Адамс.

«Эта модель позволяет нам впервые количественно оценить, как осадки влияют на скорость эрозии в пересеченной местности».

Сотрудник по исследованию профессор Келин Уиппл, профессор геологии в АГУ, сказал: «Наши результаты показывают, насколько важно учитывать количество осадков при оценке закономерностей тектонической активности с использованием топографии, а также представляют собой важный шаг вперед в решении вопроса о том, насколько велика скорость скольжения. тектонические разломы могут контролироваться климатической эрозией на поверхности ».

Результаты исследования также имеют важное значение для управления землепользованием, обслуживания инфраструктуры и опасностей в Гималаях.

В Гималаях существует постоянный риск того, что высокая скорость эрозии может резко увеличить отложения за дамбами, что поставит под угрозу важнейшие гидроэнергетические проекты. Полученные данные также предполагают, что большее количество осадков может подорвать склоны холмов, увеличивая риск селевых потоков или оползней, некоторые из которых могут быть достаточно большими, чтобы запрудить реку, создав новую опасность — наводнения из-за прорыва озера.

Д-р Адамс добавил: «Наши данные и анализ предоставляют эффективный инструмент для оценки закономерностей эрозии в горных ландшафтах, таких как Гималаи, и, таким образом, могут дать неоценимую информацию об опасностях, которые влияют на сотни миллионов людей, живущих внутри и на территории. подножие этих гор «.

Исследование финансировалось Королевским обществом, Советом по исследованиям окружающей среды Великобритании (NERC) и Национальным научным фондом (NSF) США.

Основываясь на этом важном исследовании, доктор Адамс в настоящее время изучает реакцию ландшафтов на сильные извержения вулканов.

«Этот новый рубеж моделирования эволюции ландшафта также проливает новый свет на вулканические процессы. Благодаря нашим передовым методам измерения скорости эрозии и свойств горных пород мы сможем лучше понять, как реки и вулканы влияли друг на друга в прошлом, «- сказал доктор Адамс.

«Это поможет нам более точно предвидеть, что может произойти после будущих извержений вулканов, и как управлять последствиями для сообществ, живущих поблизости».

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Бристольским университетом . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. BA Adams, KX Whipple, AM Forte, AM Heimsath и KV Hodges. Контроль климата на эрозию тектонически активных ландшафтов . Достижения науки , 2020 DOI: 10.1126 / sciadv.aaz3166