В течение десятилетий ученые-геологи пытались обнаружить влияние климата на формирование рек, но до сих пор не было систематических доказательств.
Новое исследование, проведенное учеными из Бристольского университета и опубликованное сегодня в журнале Nature, обнаруживает четкие климатические характеристики рек во всем мире, которые бросают вызов существующим теориям.
Если вы идете от истока реки к ее устью, вы идете по пути, спускающемуся вверх. В некоторых реках этот путь будет круто спускаться с возвышенностей, а затем выровняться в низинах. Это приводит к вертикальному профилю (который мы называем длинным профилем), который имеет вогнутую форму, аналогичную форме внутренней части чаши, когда вы прослеживаете ее от внутреннего края до дна. Напротив, прямой длинный профиль равномерно спускается по высоте, как пандус, вдоль пути, когда вы идете от источника к устью.
Новое исследование Chen et al. показывает, что в то время как длинные профили рек имеют тенденцию быть вогнутыми во влажных регионах, они становятся все более прямыми в более засушливых регионах.
Ведущий автор Шиуан-Ан Чен из Школы географических наук Бристольского университета сказал: «Длинный профиль формируется постепенно в течение от десятков тысяч до миллионов лет, поэтому он рассказывает более широкую историю о климатической истории планеты. Мы ожидаем, что климат повлияет на длинный профиль реки, потому что он определяет, сколько воды течет в реках, и связанную с этим силу воды, перемещающую наносы по руслу реки».
До сих пор ученым не хватало большого систематического набора данных о реках, охватывающего ряд климатических зон на Земле, что позволило бы полностью изучить связи между климатом и формой рек. Исследовательская группа создала новую, свободно доступную базу данных длинных профилей рек, созданную на основе данных, первоначально собранных космическим челноком НАСА. Они использовали специальное программное обеспечение, разработанное соавтором доктором Стюартом Гривом из Лондонского университета королевы Марии, для создания новой базы данных длинных профилей, которая включает более 330 000 рек по всему миру..
Исследование впервые в глобальном масштабе показывает, что существуют явные различия в форме длинного профиля рек в разных климатических зонах, и что причина этих различий заключается в выражении засушливости стока рек.
Во влажных регионах реки, как правило, текут круглый год, что постоянно перемещает наносы и размывает общий профиль, придавая ему вогнутую форму.
По мере того, как климат становится все более засушливым (от полузасушливого к засушливому и сверхзасушливому), реки текут лишь несколько раз в год, когда идут дожди, редко перемещая наносы.
Кроме того, на засушливых реках часто случаются кратковременные сильные ливни, которые не создают стока по всей длине реки.
Эти связи между климатом, речным стоком и формой длинного профиля объясняются в документе с использованием численной модели, которая имитирует эволюцию речных профилей с течением времени в ответ на характеристики речного стока.
Авторы показывают, что, независимо от всех других возможных средств управления профилями рек, характеристики речного стока оказывают доминирующее влияние на окончательную форму профиля. Они демонстрируют, что различия в климатическом выражении речного стока объясняют различия в форме профиля в разных климатических регионах в их базе данных.
Д-р Катерина Михаэлидес, также из Бристольской школы географических наук, которая руководила исследованием, добавила:
Традиционная теория, включенная в учебники на протяжении десятилетий, описывает, что длинные профили рек эволюционируют, чтобы стать вогнутыми. Существующие теории склоняются к наблюдениям, сделанным во влажных реках, которые гораздо лучше изучены и больше представлены в опубликованных исследованиях, чем реки в засушливых районах.
"Наше исследование показывает, что многие профили рек по всему миру не вогнуты, и что более прямые профили, как правило, более распространены в засушливой среде."
"Я думаю, что реки в засушливых районах недостаточно изучены и недооценены, особенно с учетом того, что засушливые земли покрывают примерно 40% поверхности суши в мире. Их выражение речного стока дает уникальное представление о климатическом влиянии на топографию земной поверхности".
Доктор Стюарт Грив из Лондонского университета королевы Марии сказал: «Объединение спутниковых данных с высокопроизводительными вычислениями революционизирует нашу дисциплину, позволяя нам понять, как наша планета меняется в беспрецедентных масштабах. поверхность потенциала, который это слияние данных, компьютерных мощностей и геонаучных знаний может предложить нам, чтобы понять нашу планету, а также другие планеты в Солнечной системе».