Forskning i bakkeskråninger kan hjælpe med forudsigelse af skovbrande og tørke

En første af sin slags undersøgelse ledet af University of Texas i Austin har fundet ud af, at klippeforvitring og vandlagring ser ud til at følge et lignende mønster på tværs af bølgende landskaber, hvor bakker stiger og falder i miles.

Resultaterne er vigtige, fordi de tyder på, at disse mønstre kan forbedre forudsigelserne om risiko for naturbrande og jordskred, og hvordan tørke vil påvirke landskabet, da forvitring og vandlagring påvirker, hvordan vand og næringsstoffer flyder gennem landskaber.

"Der er meget momentum til at udføre dette arbejde lige nu, " sagde studie medforfatter Daniella Rempe, en assisterende professor ved UT Jackson School of Geosciences Department of Geological Sciences. "Denne slags data, på tværs af store skalaer, er det, der er nødvendigt for at informere næste generations modeller af land-overflade processer."

Undersøgelsen blev ledet af Michelle Pedrazas, som udførte arbejdet, mens han fik en mastergrad på Jackson School. Den blev offentliggjort i Journal of Geophysical Research:Earth Surface .

På trods af vigtigheden af, hvad der sker inde i bakker, de fleste computermodeller til simulering af landskabsadfærd går ikke dybere end jorden på grund af mangel på data, der kan skaleres til store områder, sagde Rempe.

Denne undersøgelse hjælper med at udfylde det vidensgab, være den første til metodisk at prøve det indre af en sekvens af bakkeskråninger. Forskningen fokuserede på at undersøge den "kritiske zone, "det nære overfladelag, der omfatter træer, jord, forvitret sten og sprækker.

"Denne undersøgelse hjælper med at opklare et mysterium i forskningsmiljøet i kritisk zone, sammenhængen mellem forvitring af grundfjeldet, topografi og lagring af vand i bjergrige vandområder, "sagde Eric Pierce, direktøren for Environmental Sciences Division ved Oak Ridge National Laboratory, som ikke var involveret i undersøgelsen.

Forskningsstedet ligger i det nordlige Californien og er en del af et nationalt netværk af kritiske zonobservatorier. Forskerne borede 35 boringer på tværs af en række bakkeskråninger og deres dale for at indsamle prøver under jorden og andre data. De indsamlede også en kerneprøve på toppen af ​​hver bakkeskråning, der fangede hele højden af ​​bakken - en afstand, der varierede fra 34 til 57 fod (10,5 til 17,5 meter).

Prøverne afslørede dybere forvitring og brud i bakketoppe og tyndere forvitring i dale, ud over forvitring, der trænger dybere ned i kortere bakke skråninger end højere.

Denne konstatering er vigtig, fordi den antyder, at computermodeller kunne bruge denne skaleringstrend til at modellere omfanget af forvitring i lignende bølgende terræn.

Hvor vand opbevares i de forvitrede klipper på bakkeskråninger er et vigtigt spørgsmål, især i de tørre somre oplevet i markområdet. Forskning ledet af Rempe i 2018 afslørede, at træer tapper vand, der er lagret som "klippefugt" i brud og porer i kritiske bjergarter under tørke.

Denne undersøgelse afslørede også stenfugtighed i den kritiske zone - men kun inden for de første 20 fod af forvitret sten.

At lære mere om, hvordan bakkeskråninger opbevarer deres vand, kan hjælpe forskerne med at afgøre, hvilke områder der er størst risiko for at blive brandfare. Pedrazas sagde, at forbindelsen med skovbranden var klar, da de indsamlede feltdata i 2018. Skodebrande, der flammede i andre dele af Californien, gjorde solen rød og fyldte himlen med røg. Indstillingen understregede det faktum, at at vide, hvad der sker ved overfladen, er tæt forbundet med, hvad der sker i bakkerne.

"Vi så virkelig den potentielle effekt af vores forskning, [vigtigheden af] hvor er vandet, og hvornår skal træerne virkelig tørre op, og hvilken risiko det er for samfundet, " sagde Pedrazas.