Forskere ser orden i komplekse mønstre af floddeltaer

floddeltaer, med deres indviklede netværk af vandveje, kystbarriereøer, vådområder og flodmundinger, synes ofte at være blevet dannet af tilfældige processer, men forskere ved University of California, Irvine og andre institutioner ser orden i det tilsyneladende kaos.

Gennem feltstudier og matematisk modellering, de har konkluderet, at deltaer "selvorganiserer sig" for at øge antallet, retning og størrelse - eller mangfoldighed - af sedimenttransportveje til kystlinjen, styrke deres evne til at modstå menneskelige forstyrrelser og naturligt forekommende faktorer. Forskerholdets resultater er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Med deres sammenfiltrede kanaler, der splittes og slutter sig flere gange, før de går ind i havet, deltaer er utroligt komplekse og varierede, får os til at spekulere på, om de skjuler en enklere ordre, " sagde hovedforfatter Alejandro Tejedor, forskningsassistent i UCI's Institut for Bygge- og Miljøteknik. "Kunne der være et fælles 'mål' fra deltaernes side for at opretholde deres eksistens ved at diversificere spredningen af ​​deres strømninger til at bygge land på deres vej til havet?"

Forskerne søgte at løse denne gåde ved at anvende statistik og matematisk modellering. Ser vi på 10 store floddeltaer rundt om i verden, de bestemte sandsynligheden for, at strømme delte sig i mindre kanaler og fusionerede igen ved sammenløb, opdager, at alle undtagen én, Niger-deltaet i Afrika, udviste en høj "ikke-lokal entropirate, " betyder en stor mangfoldighed af leveringsveje til havet.

Holdet bekræftede disse resultater gennem numeriske modeller, demonstrerer, at selv når der finder større kanaludslip sted - hvilket fører til netværksomlægning - har strømme en tendens til at genskabe forskellige vandruter.

"Ved at adoptere begreber fra informationsteori, vi viste, at en række deltaer fra forskellige miljøer adlyder et 'optimalitetsprincip', der antyder en universalitet på tværs af næsten alle naturlige forekomster af disse landformer, "Sagde Tejedor.

Mange af verdens deltaer er blevet truet i de seneste årtier på grund af stigende havniveauer, lokal udvikling og opførelse af opstrømsdæmninger, der begrænser sedimentstrømmen.

"Floddeltaer optager kun 1 procent af verdens landoverflade, men er hjemsted for mere end en halv milliard mennesker og er kilden til enorme mængder mad og andre naturressourcer, "sagde Efi Foufoula-Georgiou, Fremstående professor i civil- og miljøteknik ved UCI, der ledede og var medforfatter til PNAS-undersøgelsen. "Så det er bydende nødvendigt, at vi etablerer en bedre forståelse af disse vitale jordlandskaber, og hvordan menneskelige og klimastressorer kan have en negativ indvirkning på deres selvvedligeholdelse."