一项先进的技术可以精确地捕捉到山脉是如何服从雨滴的意志的,这有助于解开一个长期存在的科学谜团。
降雨对山地景观演变的巨大影响在地质学家中引起了广泛的争论,但是由布里斯托尔大学领导的一项新研究(发表在今天的《科学进展》杂志上)清楚地计算出了它的影响,进一步加深了我们对山峰和山谷在数百万年里是如何发展的理解。
它的发现集中在喜马拉雅山脉这一最强大的山脉上,杏耀历史这也为预测气候变化对景观的可能影响铺平了道路,进而也为人类生活铺平了道路。
该研究的主要作者拜伦·亚当斯博士是英国皇家学会卡伯特环境研究所多萝西·霍奇金研究员,他说:“更多的雨水可以使河流更快地汇入岩石,从而形成山脉,这似乎很直观。”但科学家们也相信,雨水可以迅速侵蚀地貌,从本质上“吸”出地球上的岩石,有效地将山脉迅速拉高。
这两种理论已经争论了几十年,因为证明它们所需要的测量是如此的复杂。这就是为什么这一发现是如此令人兴奋的突破,因为它有力地支持了大气过程和固体地球过程密切相关的概念。”
为了解释地球是如何运转的,科学模型并不缺乏,
杏耀娱乐总代团队教程,但更大的挑战是进行足够好的观测来测试哪一个模型最准确。
这项研究是在不丹和尼泊尔喜马拉雅山脉的中部和东部进行的,因为这一地区已经成为侵蚀率研究中采样最多的地区之一。亚当斯博士与来自亚利桑那州立大学(ASU)和路易斯安那州立大学的合作者,在沙粒内使用宇宙时钟来测量河流侵蚀沙粒下岩石的速度。
“当来自外太空的宇宙粒子到达地球时,它很可能会撞上山坡上的沙粒,因为沙粒会被运送到河流中。当这种情况发生时,每粒沙粒中的一些原子就会转变成一种稀有元素。通过计算一袋沙子中含有多少这种元素的原子,我们可以计算出沙子存在的时间,从而计算出地貌被侵蚀的速度,”亚当斯博士说。
“一旦我们掌握了整个山脉的侵蚀率,我们就可以将其与河流陡峭度和降雨量的变化进行比较。然而,这样的比较存在很大的问题,因为每一个数据点都很难得出,对所有数据的统计解释也很复杂。”
Adams博士通过将回归技术与河流侵蚀的数值模型相结合,克服了这一挑战。
“我们测试了各种各样的数值模型来重现不丹和尼泊尔观察到的侵蚀速率模式。最终只有一种模型能够准确地预测测量到的侵蚀率。
“这个模型让我们第一次量化降雨如何影响崎岖地形的侵蚀率。”
研究合作者科琳惠普尔教授,亚利桑那州立大学地质学教授说:“我们的研究结果显示关键是占降雨当评估模式使用地形构造活动,并提供一个不可或缺的一步解决多少构造断层滑动率可能是由气候驱动控制侵蚀到地面上。”
研究结果还对喜马拉雅地区的土地使用管理、基础设施维护和灾害具有重要意义。
在喜马拉雅地区,高侵蚀率可能会大幅增加水坝背后的泥沙淤积,危及关键的水电项目,这种风险一直存在。研究结果还表明,更多的降雨会破坏山坡,增加泥石流或滑坡的风险,其中一些泥石流或滑坡的规模可能大到足以在河流上筑坝,造成新的危险——湖泊溃决洪水。
亚当斯博士补充说:“我们的数据和分析提供了一种有效的工具,用于估计喜马拉雅山等山地景观的侵蚀模式,因此,可以为影响居住在这些山脉内部和山脚下的数亿人的危险提供宝贵的见解。”
这项研究由英国皇家学会、英国自然环境研究委员会(NERC)和美国国家科学基金会(NSF)资助。
基于这一重要的研究,亚当斯博士目前正在探索大型火山爆发后景观的反应。
“景观演化模型的新前沿也为火山过程提供了新的线索。”有了尖端技术来测量侵蚀速率和岩石性质,我们将能够更好地了解河流和火山在过去是如何相互影响的。”亚当斯博士说。
“这将帮助我们更准确地预测未来火山爆发后可能发生的情况,杏耀起源以及如何管理对附近社区的影响。”