Håndtering af bugtende vandveje i en foranderlig verden
Ligesom vandet bevæger sig gennem en flod, bevæger floder sig selv hen over landskabet. De skærer dale og kløfter, skaber flodsletter og deltaer og transporterer sediment fra højlandet til havet.
Et papir fra UC Santa Barbara præsenterer en redegørelse for, hvad der driver migrationsraterne for bugtende floder. De to forfattere kompilerede et globalt datasæt over disse vandveje og analyserede, hvordan vegetation og sedimentbelastning påvirker kanalbevægelser.
"Vi finder en global tendens mellem mængden af sediment, som floder bærer, og hvor hurtigt de migrerer, på tværs af alle variabler," sagde hovedforfatter Evan Greenberg, en ph.d.-studerende ved Institut for Geografi.
Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet Earth and Planetary Science Letters, kontrast til tidligere arbejde, der understregede vegetationens stabiliserende effekt. I dette papir fremhæver forskerne, hvordan aktiviteten af bugtende floder opstår fra samspillet mellem sedimentaflejring og bankstabilisering af vegetation.
Nogle af verdens vigtigste vandveje er bugtende floder, så korrekt forståelse af deres adfærd er afgørende for at håndtere disse naturfænomener i en foranderlig verden.
To kræfter, kaldet bar push og bank pull, virker på et flodbøjning. Stangskub opstår, når aflejring på indersiden af et sving danner en sandbanke, som skubber kurven udad. Samtidig trækker erosion på den modsatte bred bøjningen endnu længere udad. Sedimentbelastning har en stærkere effekt på førstnævnte, mens den stabiliserende tilstedeværelse af vegetation har større indflydelse på sidstnævnte.
Forskere har foreslået forskellige hypoteser om, hvilken faktor der udøver en stærkere indflydelse på bugtende migration. "Dette er et ret omstridt emne og bliver ved med at gå frem og tilbage," sagde seniorforfatter Vamsi Ganti, Greenbergs rådgiver og lektor i geografiafdelingen.
For at undersøge denne dynamik, sammenholdt Greenberg og Ganti eksisterende målinger af flodmigrationshastigheder og tilføjede data fra cirka 60 yderligere floder. I alt kompilerede de data om 139 bugtende floder over hele kloden, der spænder over forskellige regioner, klimaer, størrelser og vegetationsregimer. Forskerne modellerede hver flodkanal som en række linjesegmenter ved hjælp af satellitbilleder. De kunne derefter spore, hvordan disse segmenter skiftede over tid for at måle flodens migration.
Det førende paradigme var, at vegetation bremser denne migration ved at stabilisere den ydre bred mod erosion. Dette stod i kontrast til eksperimentelt bevis, der tyder på, at sedimentbelastning kunne være en indflydelsesrig faktor. Breddetræk er stærkere i ubevoksede floder, men som Greenberg og Ganti opdagede, har disse en tendens til også at have højere sedimentforsyning, hvilket gør det vanskeligt at skelne de relative bidrag fra de to processer.
Men Greenberg og Gantis analyse afslørede en klar tendens:Migrationen var hurtigere for floder, der førte meget sediment i forhold til deres størrelse. Modellen viste også, at vegetation bremsede flodvandringen, som foreslået af tidligere undersøgelser. Effekten var dog meget mere beskeden, med ubevoksede floder, der migrerede fire gange hurtigere end tilsvarende størrelser, snarere end den 10-dobbelte stigning rapporteret af nogle af deres kolleger. Dette tyder på, at bar push har en stærkere indflydelse på bugtende floder end bank pull.
Når det er sagt, strømmer flodens adfærd fra sammenløbet af de to processer. "Du kan ikke få den ene til at dominere den anden i en bugtende flod," sagde Ganti. "Hvis du ikke har nok sedimentforsyning, vil bankpruk overstige stangskub, og du ender med en flettet flod. Og så er det i virkeligheden balancen mellem stangskub og bankpruk, der skaber disse stabile bugtende floder. "
Dæmninger giver et færdigt casestudie til at undersøge bidragene fra disse to mekanismer, da strukturerne fanger sediment, men næppe påvirker vegetationen. Da forfatterne så på bevægelsen af tre nordamerikanske floder over og under bemærkelsesværdige dæmninger, fandt de ud af, at migrationshastighederne blev aftaget nedstrøms, hvor floden var udsultet af sediment. De kunne nu være sikre på, at sedimentbelastningen drev bøjningsmigration.
Greenberg undersøger yderligere, hvilken effekt dæmninger har ikke kun på bugtende floder, men på alle de typer floder, der har flodsletter. "Vi vil gerne vide, hvad dæmninger gør ved migrationen af floder," sagde han.
Mange af verdens vigtigste vandveje er bugtende floder, og hundredvis af millioner af mennesker bor langs deres flodsletter, sagde Ganti. "Så at vide, hvordan floder bevæger sig, er vigtigt for at håndtere de risici, der følger med bankmigrering.
I tidligere artikler har Ganti dokumenteret, hvordan havniveaustigning og ændringer i sedimentforsyningen kan påvirke floddynamikken i fremtiden.
Resultaterne tegner et billede af mere aktive, mindre forudsigelige floder, især når de kombineres med mere ekstremt vejr og skiftende arealanvendelse. For eksempel forudsiger forskere, at mange floder vil opleve øget sedimentforsyning. "Mere sediment betyder, at floder kan gøre flere ting," bemærkede han.
Ganti planlægger at udvide omfanget af deres model. Mens geografer og jordforskere historisk har fokuseret på bugtende floder, er størstedelen af planetens vandveje vandrende floder med flere tråde, sagde han. Han og Greenberg arbejder på at kvantificere flodmobilitet generelt på tværs af de mange kategorier af floder.
Ideelt set ønsker de at udvikle en model, der kan beskrive en flods migration, når den skifter type langs hele dens længde, fra hovedvand til hav.
Flere oplysninger: Evan Greenberg et al., Tempoet i den globale flodslingring påvirket af fluvial sedimentforsyning, Earth and Planetary Science Letters (2024). DOI:10.1016/j.epsl.2024.118674
Journaloplysninger: Earth and Planetary Science Letters
Leveret af University of California - Santa Barbara
Varme artikler
-
vulkaner, arkæologi og romersk betons hemmelighederDen gamle italienske by Pozzuoli blev formet af vulkansk aktivitet. Kredit:Kurt Hickman Højt over Italiens Tyrrhenske Hav, ud for Siciliens nordkyst, 13 elever sidder på toppen af Stromboli-vulk -
Gamle temperatur- og havniveauændringer giver ny indsigt i de potentielle virkninger af klimaændri…Kredit:CC0 Public Domain Forskere, der studerer havtemperatur og havniveauændringer fra tusinder af år siden, har sagt, at deres data kan være afgørende for at forstå klimaændringer og forbedre fr -
Det er nødvendigt at overveje både potentialet og begrænsningerne ved genplantning for at nå må…Planteskolefrøplanter begynder at blomstre i Sungai Tohor, Riau, efter et samfundsbaseret genopretningsprojekt for tørvemarker. Kredit:National University of Singapore Genplantning af skov er en l -
Gletsjermassetab passerer point of no return, rapporterer forskereBilledet viser et billede af Hinterreisferner og Weisskugel i Tyrol, som blev taget under en fotoflyvning af Institut for Atmosfæriske og Kryosfæriske Videnskaber ved Universitetet i Innsbruck i slutn
- Ny teknologi til proteinbiokonjugation og strukturel proteomik
- Hvad sker der med plante- og dyerceller, når de placeres i hypertoniske, hypotoniske og isotoniske …
- Forskere skaber første bærbare teknologi til påvisning af cyanotoksiner i vand
- Sådan stopper du Creek Erosion
- Fremskridt inden for røntgenbilleder skinner lys på nanomaterialer
- Robotter hjælper bedre med at forstå fytoplanktonblomstrer