Ny forskning identificerer en klimasignatur i floder globalt

I årtier har geovidenskabsmænd forsøgt at opdage klimaets indflydelse på dannelsen af ​​floder, men indtil nu har der ikke været nogen systematisk dokumentation.

En ny undersøgelse, ledet af videnskabsmænd fra University of Bristol og offentliggjort i dag i tidsskriftet Natur , opdager en klar klimatisk signatur på floder globalt, der udfordrer eksisterende teorier.

Hvis du går fra en flods udspring til dens munding, du går en sti, der går ned i højde. I nogle floder, denne sti vil stige stejlt ned fra højlandet, og så flade ud i lavlandet. Dette resulterer i en højdeprofil (som vi kalder den lange profil), der har en konkav opad form, ligner formen på indersiden af ​​en skål, som du sporer den fra den indvendige kant til bunden. I modsætning, en lige lang profil falder jævnt i højden, som en rampe, langs stien, mens du går fra kilden til munden.

Den nye forskning af Chen et al. viser, at mens flodens lange profiler har tendens til at være konkave op i fugtige områder, de bliver gradvist mere lige i tørre områder.

Hovedforfatter Shiuan-An Chen fra University of Bristol's School of Geographical Sciences, sagde:"Den lange profil dannes gradvist over titusinder til millioner af år, så det fortæller en større historie om regionens klimahistorie. Vi forventer, at klimaet vil påvirke flodens lange profil, fordi det styrer, hvor meget vand der strømmer i floder og den tilhørende kraft af vand til at flytte sediment langs flodlejet."

Indtil nu har forskere manglet en stor, systematisk datasæt af floder, der spænder over spektret af klimazoner på Jorden, muliggør fuld udforskning af forbindelserne mellem klima og flodform. Forskerholdet producerede en ny, frit tilgængelig, database over flodens lange profiler, genereret fra data oprindeligt indsamlet af NASAs rumfærge. De brugte specialistsoftware udviklet af medforfatter Dr. Stuart Grieve ved Queen Mary University of London til at udvikle en ny lang profildatabase, der omfatter over 330, 000 floder over hele kloden.

Undersøgelsen viser for første gang på globalt plan, at der er tydelige forskelle i flodens lange profilformer på tværs af klimazoner, og at årsagen bag disse forskelle ligger i udtrykket af tørhed i vandløb i floder.

I fugtige områder, floder har en tendens til at have strømning i dem hele året rundt, hvilket kontinuerligt flytter sediment og eroderer det overordnede profil til en konkav opform.

Efterhånden som klimaet bliver gradvist tørt (fra semi-tørt, at tørre, til hyper-arid), floder flyder kun få gange om året, når det regner, flytte sediment sjældent.

Derudover tørre floder har en tendens til at opleve korte, intense regnbyger, som ikke skaber flow over hele åens længde.

Disse forbindelser mellem klima, streamflow og lang profilform er forklaret i papiret ved hjælp af en numerisk model, som simulerer udviklingen af ​​flodprofiler over tid som svar på streamflow-karakteristika.

Forfatterne viser, at uanset alle andre potentielle kontroller af flodprofiler, strømningsegenskaber har en dominerende effekt på den endelige profilform. De demonstrerer, at forskellene i det klimatiske udtryk for streamflow forklarer variationerne i profilform på tværs af klimatiske regioner i deres database.

Dr. Katerina Michaelides, også fra Bristol's School of Geographical Sciences, der ledede forskningen tilføjede:

"Traditionel teori inkluderet i lærebøger i årtier beskriver, at floder lange profiler udvikler sig til at være konkave op. Eksisterende teorier er forudindtaget i forhold til observationer foretaget i fugtige floder, som er langt bedre undersøgt og mere repræsenteret i publiceret forskning end tørlandsfloder.

"Vores undersøgelse viser, at mange flodprofiler rundt om i verden ikke er konkave, og at mere lige profiler har tendens til at være mere almindelige i tørre miljøer."

"Jeg tror, ​​at floder på tørland er blevet understuderet og undervurderet, især i betragtning af, at tørområder dækker ~40% af den globale landoverflade. Deres strømningsudtryk giver unik indsigt i den klimatiske indflydelse på jordoverfladetopografi."

Dr. Stuart Grieve fra Queen Mary University of London sagde:"Kombinering af satellitdata med højtydende databehandling revolutionerer vores disciplin; giver os mulighed for at forstå, hvordan vores planet ændrer sig i hidtil uset omfang. Vores analyse af disse data ridser kun overfladen af ​​potentialet at denne sammensmeltning af data, computerkraft og geovidenskabelig indsigt kan tilbyde os at forstå vores planet, såvel som andre i solsystemet."