Banebrydende opdagelse viser endelig, at regn virkelig kan flytte bjerge

En banebrydende teknik, der præcist fanger, hvordan bjerge bøjer sig efter regndråbers vilje, har været med til at løse en langvarig videnskabelig gåde.

Den dramatiske effekt nedbør har på udviklingen af ​​bjergrige landskaber er meget omdiskuteret blandt geologer, men ny forskning ledet af University of Bristol og offentliggjort i dag i Videnskabens fremskridt , beregner klart dens virkning, fremme vores forståelse af, hvordan tinder og dale har udviklet sig over millioner af år.

dens resultater, som fokuserede på de mægtigste bjergkæder - Himalaya - også baner vejen for at forudsige klimaændringernes mulige indvirkning på landskaber og, på tur, menneskeliv.

Hovedforfatter Dr. Byron Adams, Royal Society Dorothy Hodgkin Fellow ved universitetets Cabot Institute for the Environment, sagde:"Det kan virke intuitivt, at mere regn kan forme bjerge ved at få floder til at skære ned i klipper hurtigere. Men videnskabsmænd har også troet, at regn kan erodere et landskab hurtigt nok til i det væsentlige at 'suge' klipperne ud af Jorden, effektivt trække bjerge op meget hurtigt. Begge disse teorier har været diskuteret i årtier, fordi de målinger, der kræves for at bevise dem, er så møjsommeligt komplicerede. Det er det, der gør denne opdagelse til et så spændende gennembrud, da det stærkt understøtter forestillingen om, at atmosfæriske og faste jord-processer er tæt forbundet."

Selvom der ikke er mangel på videnskabelige modeller, der sigter mod at forklare, hvordan Jorden fungerer, den største udfordring kan være at lave nok gode observationer til at teste, hvilke der er mest nøjagtige.

Undersøgelsen var baseret i det centrale og østlige Himalaya i Bhutan og Nepal, fordi denne region af verden er blevet et af de mest samplede landskaber til undersøgelser af erosionshastighed. Dr. Adams, sammen med samarbejdspartnere fra Arizona State University (ASU) og Louisiana State University, brugte kosmiske ure i sandkorn til at måle den hastighed, hvormed floder eroderer klipperne under dem.

"Når en kosmisk partikel fra det ydre rum når Jorden, det vil sandsynligvis ramme sandkorn på bakkeskråninger, når de transporteres mod floder. Når dette sker, nogle atomer i hvert sandkorn kan omdannes til et sjældent grundstof. Ved at tælle hvor mange atomer af dette grundstof er til stede i en pose sand, vi kan beregne hvor længe sandet har været der, og derfor hvor hurtigt landskabet er eroderet, " sagde Dr. Adams.

"Når vi har erosionsrater fra hele bjergkæden, vi kan sammenligne dem med variationer i flodens stejlhed og nedbør. Imidlertid, en sådan sammenligning er enormt problematisk, fordi hvert datapunkt er meget vanskeligt at producere, og den statistiske fortolkning af alle data tilsammen er kompliceret."

Dr. Adams overvandt denne udfordring ved at kombinere regressionsteknikker med numeriske modeller af, hvordan floder eroderer.

"Vi testede en lang række numeriske modeller for at reproducere det observerede erosionshastighedsmønster på tværs af Bhutan og Nepal. I sidste ende var kun én model i stand til nøjagtigt at forudsige de målte erosionshastigheder, "Dr. Adams sagde. "Denne model giver os for første gang mulighed for at kvantificere, hvordan nedbør påvirker erosionshastigheder i ujævnt terræn."

Forskningssamarbejdspartner professor Kelin Whipple, Professor i geologi ved ASU, sagde:"Vores resultater viser, hvor vigtigt det er at tage højde for nedbør, når man vurderer mønstre for tektonisk aktivitet ved hjælp af topografi, og giver også et væsentligt skridt fremad i forhold til at adressere, hvor meget sliphastigheden på tektoniske forkastninger kan kontrolleres af klimadrevet erosion på overfladen."

Undersøgelsens resultater har også vigtige konsekvenser for forvaltning af arealanvendelse, infrastruktur vedligeholdelse, og farer i Himalaya.

I Himalaya, der er den altid tilstedeværende risiko for, at høje erosionsrater drastisk kan øge sedimentationen bag dæmninger, at bringe kritiske vandkraftprojekter i fare. Resultaterne tyder også på, at større nedbør kan underminere bakkeskråninger, øger risikoen for affaldsstrømme eller jordskred, hvoraf nogle kan være store nok til at inddæmme floden, hvilket skaber en ny fare - søudbrud.

Dr. Adams tilføjede:"Vores data og analyse giver et effektivt værktøj til at estimere erosionsmønstre i bjergrige landskaber som Himalaya, og dermed, kan give uvurderlig indsigt i de farer, der påvirker de hundreder af millioner af mennesker, der bor i og ved foden af ​​disse bjerge."

Forskningen blev finansieret af Royal Society, UK Natural Environmental Research Council (NERC), og National Science Foundation (NSF) i USA.

Med udgangspunkt i denne vigtige forskning, Dr. Adams er i øjeblikket ved at udforske, hvordan landskaber reagerer efter store vulkanudbrud.

"Denne nye grænse for landskabsudviklingsmodellering kaster også nyt lys over vulkanske processer. Med vores banebrydende teknikker til at måle erosionshastigheder og stenegenskaber, vi vil være i stand til bedre at forstå, hvordan floder og vulkaner har påvirket hinanden i fortiden, "Dr. Adams sagde. "Dette vil hjælpe os til mere præcist at forudse, hvad der sandsynligvis vil ske efter fremtidige vulkanudbrud, og hvordan man håndterer konsekvenserne for samfund, der bor i nærheden."