Geofysiker teams med matematikere for at beskrive, hvordan floden klipper rundt

En geofysiker fra University of Texas i Austin er gået sammen med matematikere ved University of Texas i Dallas og University of British Columbia for at beskrive matematisk for første gang, hvordan sten i en flod bliver runde.

Holdets resultater, offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Fluids, kaster lys over et af de mest fundamentale spørgsmål inden for geomorfologi:Hvordan får flodklipper deres karakteristiske glatte, runde form?

Svaret, viser det sig, ligger i en kombination af faktorer, herunder størrelsen og formen af ​​klipperne, hastigheden og volumen af ​​vandet, der strømmer over dem, og den tid, de bruger på at hoppe langs flodlejet.

"Vi ønskede at forstå, hvordan rundheden af ​​en sten udvikler sig, når den bevæger sig nedstrøms," sagde Ian Phillips, en forsker ved Institute for Geophysics (UTIG) ved University of Texas i Austin og hovedforfatter af undersøgelsen. "Vi fandt ud af, at rundheden øges med den afstand, stenen tilbagelægger, men med en faldende hastighed."

Med andre ord starter klipperne relativt kantede og bliver gradvist rundere, efterhånden som de bevæger sig nedstrøms, men hastigheden, hvormed de runder af, aftager, efterhånden som de bliver jævnere.

Holdet udviklede en matematisk model, der beskriver denne proces og brugte den til at simulere udviklingen af ​​klippens rundhed i en flod. Simuleringerne viste, at en stens rundhed afhænger af en række faktorer, herunder stenens størrelse, form og tæthed, samt vandets hastighed og udledning.

"Vores model giver en ny måde at forstå, hvordan flodklipper bliver runde," sagde medforfatter Jeffrey Banks, professor i matematik ved University of Texas i Dallas. "Det kan bruges til at forudsige formen af ​​sten i en flod på ethvert givet sted, hvilket kan være nyttigt til at forstå flodens historie og det landskab, den flyder igennem."

Holdets resultater kan også have betydning for forståelsen af, hvordan sediment transporteres i floder, og hvordan det påvirker formen af ​​flodlejer og det omkringliggende landskab.

"Vores arbejde er et første skridt mod at forstå de komplekse processer, der former flodklipper," sagde Phillips. "Vi håber, at vores model vil inspirere fremtidig forskning om dette emne og hjælpe os til bedre at forstå floders rolle i at forme landskabet."