16 اکتبر 2020توسط دانشگاه بریستول
یک تکنیک پیشگامانه که دقیقاً نحوه رانش کوهها به سمت بارش قطرات باران را توصیف می کند ، به حل یک معمای علمی دیرینه کمک کرده است.
تأثیر چشمگیر بارندگی بر تکامل مناظر کوهستانی به طور گسترده ای در بین زمین شناسان مورد بحث است ، اما تحقیقات جدید به رهبری دانشگاه بریستول در Science Advances منتشر شده است و تأثیر آن را به روشنی محاسبه می کند . درک ما از چگونگی توسعه قله ها و دره ها دربین میلیون ها انسان و سالها یافته های آن ، که متمرکز بر بزرگترین رشته کوه ها -یعنی هیمالیا است – همچنین زمینه را برای پیش بینی تأثیر احتمالی تغییر آب و هوا بر مناظر و به نوبه خود ، زندگی بشر را هموار می کند.
دکتر بایرون آدامز ، نویسنده اصلی ، از انجمن سلطنتی ، دوروتی هوچکین ، همکارش در انستیتوی محیط زیست کابوت دانشگاه ، گفت: “این ممکن است شهودی به نظر برسد که باران می تواند کوه ها را با ایجاد سریعتر رودخانه ها به صخره ها یی تبدیل کند. اما دانشمندان همچنین معتقدند که یک منظره را به سرعت فرسایش می دهد تا “سنگها” را از زمین بیرون بکشد ،یا اینکه کوهها را خیلی سریع به سمت بالا می کشد. هر دو این نظریه ها دهه ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند زیرا اندازه گیری های لازم برای اثبات آنها بسیار دشوار است. این همان چیزی است که این کشف را یک موفقیت هیجان انگیز می کند ، زیرا کاملاً از این مفهوم که فرایندهای زمین جامد و جو به هم پیوسته اند ، پشتیبانی می کند. “
اگرچه مدلهای علمی با هدف توضیح چگونگی عملکرد زمین کم نیستند ، اما چالش بیشتر می تواند مشاهدات خوب کافی برای آزمایش دقیق ترین موارد باشد.
این مطالعه در هیمالیای مرکزی و شرقی بوتان و نپال انجام شد ، زیرا این منطقه از جهان به یکی از مناطق نمونه برداری برای مطالعات میزان فرسایش تبدیل شده است. دکتر آدامز به همراه همکاران دانشگاه ایالتی آریزونا (ASU) و دانشگاه ایالتی لوئیزیانا از ساعت های کیهانی در درون دانه های شن برای اندازه گیری سرعت فرسایش رودخانه ها در زیر سنگ ها استفاده کردند.
“هنگامی که یک ذره کیهانی از فضا به زمین می رسد ، احتمالاً دانه های شن روی تپه ها هنگام انتقال به رودخانه ها برخورد می کند. وقتی این اتفاق می افتد ، برخی از اتم های هر دانه شن می توانند به یک عنصر نادر تبدیل شوند. با شمارش چند اتم دکتر آدامز گفت: “این عنصر در یک کیسه شن وجود دارد و ما می توانیم مدت زمان عمر شن و ماسه را محاسبه کنیم و آن را به سرعت فرسایش نسبت می دهیم.”
“هنگامی که میزان فرسایش از سراسر رشته کوه را داشته باشیم ، می توانیم آنها را با تغییرات شیب رودخانه و بارندگی مقایسه کنیم. با این حال ، چنین مقایسه ای بسیار مشکل ساز است زیرا تولید هر نقطه داده بسیار دشوار است و تفسیر آماری همه داده ها با هم پیچیده است. “
دکتر آدامز با ترکیب تکنیک های رگرسیون و مدل های عددی نحوه فرسایش رودخانه ها ، این چالش را پشت سر گذاشت.
دکتر آدامز گفت: “ما برای تولید مثل الگوی میزان فرسایش مشاهده شده در بوتان و نپال ، طیف گسترده ای از مدل های عددی را آزمایش کردیم. در نهایت فقط یک مدل قادر به پیش بینی دقیق فرسایش اندازه گیری شده بود.” “این مدل برای اولین بار به ما امکان می دهد که چگونه میزان بارندگی بر میزان فرسایش در زمین ناهموار تأثیر می گذارد.”
همکار پژوهشی ، پروفسور کلین ویپل ، استاد زمین شناسی در ASU ، گفت: “یافته های ما نشان می دهد که هنگام ارزیابی الگوهای فعالیت تکتونیکی با استفاده از توپوگرافی ، حساب کردن میزان بارندگی بسیار مهم است و همچنین یک گام اساسی در جهت پرداختن به میزان لغزش است. گسل های تکتونیکی ممکن است توسط فرسایش ناشی از آب و هوا در سطح کنترل شود. “
یافته های این مطالعه همچنین دارای پیامدهای مهمی در مدیریت کاربری زمین ، نگهداری زیرساخت ها و خطرات موجود در هیمالیا است.
در هیمالیا این خطر همیشگی وجود دارد که نرخ بالای فرسایش می تواند رسوب پشت سدها را به شدت افزایش دهد و پروژه های مهم برق آبی را به خطر بیندازد. این یافته ها همچنین نشان می دهد که بارندگی بیشتر می تواند دامنه های تپه را تضعیف کند ، خطر جریان آوار یا رانش زمین را افزایش می دهد ، برخی از آنها ممکن است به اندازه کافی بزرگ باشند تا رودخانه را ایجاد کنند که خطر جدیدی ایجاد می کند – طغیان دریاچه.
بودجه این تحقیق توسط انجمن سلطنتی ، شورای تحقیقات محیط زیست طبیعی انگلستان (NERC) و بنیاد ملی علوم (NSF) ایالات متحده تأمین شد.
با تکیه بر این تحقیق مهم ، دکتر آدامز در حال حاضر در حال بررسی نحوه واکنش مناظر پس از فوران های بزرگ آتشفشانی است.
“این مرز جدید از مدل سازی تکامل چشم انداز همچنین وضوح جدیدی از فرایندهای آتشفشانی ایجاد می کند. با استفاده از تکنیک های پیشرفته برای اندازه گیری میزان فرسایش و خواص سنگ ، ما می توانیم درک کنیم که رودخانه ها و آتشفشان ها در گذشته چگونه یکدیگر را تحت تأثیر قرار داده اند ، “دکتر آدامز گفت. “این به ما کمک می کند تا با دقت بیشتری پیش بینی کنیم که احتمالاً پس از فوران های آتشفشانی در آینده چه اتفاقی می افتد و چگونه می توان پیامدهای جوامع ساکن در آن را مدیریت کرد.”
