CN-SEO

Disesuaikan dari a Melepaskan Ditulis oleh Harrison Tasoff untuk University of California, Santa Barbara.

Sungai adalah arteri bumi. Air, sedimen, dan nutrisi mengatur saluran mereka yang beragam dan dinamis saat mereka berjalan dari pegunungan ke laut. Beberapa sungai mengukir satu jalan, sementara yang lain membaginya menjadi berbagai benang yang berinteraksi. Pola saluran ini membentuk risiko banjir, bahaya erosi dan jasa ekosistem untuk lebih dari 3 miliar orang yang tinggal di sepanjang koridor sungai di seluruh dunia.

Memahami mengapa beberapa saluran air membentuk saluran tunggal, sementara yang lain membagi banyak benang, telah membingungkan para peneliti selama lebih dari seabad. Studi baruDiterbitkan dalam Journal of Science, memetakan utas dinamis di sepanjang 84 sungai dengan 36 tahun citra satelit global untuk menentukan apa yang menentukan aspek perilaku sungai ini. Hasilnya adalah memecahkan kebencian lama dalam sains sungai. Mereka juga memberikan gambaran tentang bahaya alami dan upaya pemulihan sungai, dan dapat membantu memandu proyek infrastruktur dan rehabilitasi sebelum bencana seperti banjir baru -baru ini di Texas.

“Kami menemukan bahwa Sungai -Sungai akan mengembangkan berbagai saluran jika mereka mengikis tepian mereka lebih cepat daripada mereka menyimpan sedimen pada lawan mereka. Hal ini menyebabkan saluran berkembang dan membelah dari waktu ke waktu,” kata penulis utama itu Austin Chadwickyang melakukan penelitian ini selama University of California, Santa Barbara. Chadwick sekarang menjadi ilmuwan penelitian pasca-doktoral di Lamont-Doherty Earth Observatory, yang merupakan bagian dari Sekolah Iklim Columbia. Dia berencana untuk menyelidiki keragaman sungai multi -thread dengan minat tertentu dalam cara mereka terbentuk.

Dua jenis sungai

Ilmuwan Bumi telah lama membagi sungai menjadi satu kategori dan berbagai saluran, dan umumnya diselidiki secara terpisah. Meskipun jenisnya tidak jelas diatasi, sebagian besar sungai terbesar di dunia adalah berbagai saluran. Pengecualian yang signifikan adalah Sungai Mississippi tunggal di mana banyak penelitian sungai telah terjadi.

Sebagian besar penelitian berbasis lapangan berfokus pada sungai tunggal, sebagian karena lebih mudah. Pekerjaan eksperimental sebaliknya berfokus pada multi-rivers berulir karena tantangan menciptakan saluran tunggal dalam percobaan tangki laboratorium.

Chadwick menginspirasi studi baru ini saat bekerja di salah satu eksperimen tangki di Universitas Minnesota St. Anthony Falls. Saat memeriksa sungai multi -saluran di laboratorium, ia menyadari bahwa mereka terus -menerus melebar dan pemisahan. “Saya menabrak kepala saya di dinding karena saya terus mengukur lebih banyak erosi daripada sedimentasi, dan bukan itu yang kami ajarkan di sekolah,” katanya. “Itu membawa saya untuk membaca beberapa buku lama dari Korps Angkatan Bersenjata dan sumber -sumber lain tentang contoh -contoh di mana ada lebih banyak erosi bank daripada deposisi.” Pada akhirnya, dia ingin tahu apakah ini terjadi.

Ini adalah contoh klasik dari metode ilmiah: “Anda menghasilkan hipotesis di lingkungan laboratorium dan kemudian Anda dapat mengujinya,” kata penulis Evan Greenberg, seorang mantan mahasiswa doktoral di UCSB.

Data jangka panjang pada 2.300.000 kaki

Tim menggunakan data Landsat di repositori mesin Google Earth, yang berfokus pada 84 sungai di berbagai wilayah dunia. Mereka mendeteksi erosi dan pengendapan di tepi setiap sungai menggunakan algoritma pemrosesan gambar yang disebut gambar partikel velocimetry. Para penulis menyesuaikan algoritma ini yang dirancang untuk mendeteksi pergerakan partikel dalam gambar lab cair -untuk melacak posisi saluran dalam gambar satelit dataran banjir mereka.

Di sungai, erosi dan deposisi seimbang. Akibatnya, lebar saluran berlanjut, memungkinkan sungai untuk bersandar ke tikungan dan membentuk jalan yang meluas di seluruh lanskap. Di sisi lain, erosi bank melebihi deposisi sungai multi -channel, menyebabkan saluran tertentu berkembang dari waktu ke waktu sampai membagi dua. Akibatnya, sungai multi-channel telah menikmati saluran mereka sebelum mereka bisa pergi jauh di seluruh dataran banjir.

Masing -masing dinamika ini terjadi saat sungai berada dalam kondisi mapan yang tidak tumbuh atau menyusut. “Ini tidak seperti sungai multi-thread yang rata-rata mendapatkan air.

Ketika penulis mengatakan bahwa erosi melebihi deposisi, mereka merujuk ke tepi sungai. Untuk sungai multi-channel, sedimen tambahan dari tepian adalah redeposit di dasar sungai, akhirnya membentuk pulau dan batang yang memisahkan saluran yang berbeda.

Para peneliti mencatat beberapa pengecualian untuk tren transfer erosi, tetapi mereka menemukan bahwa masing -masing bertepatan dengan perubahan yang jelas di daerah tangkapan air yang memaksa sungai keluar dari keadaan alami. Sebagai contoh, Sungai São Francisco di Brasil tidak menunjukkan erosi yang berlebihan seperti sungai multi -saluran lainnya karena sungai telah menyusut sebagai respons terhadap penangkapan kepalanya dan ekstraksi air untuk irigasi.

“Pertanyaan tentang apa yang menyebabkan sungai menjadi satu -satunya atau beberapa utas selama bidang geomorfologi,” kata ganti.

Secara umum, ahli geografi telah memahami dinamika sungai dalam hal berbagai variabel, termasuk lereng hilir, laju aliran air, jenis sedimen dan stabilitas bank. Model baru ini menggambarkan jenis sungai saja dalam hal keseimbangan antara deposisi dan erosi. Berbagai faktor geografis mempengaruhi keseimbangan ini, menjelaskan mengapa lingkungan tertentu cenderung mendukung beberapa jenis sungai.

Memberi ruang pada sungai yang mengalir

Abad ke -20 telah melihat banyak sungai dilemparkan ke saluran sempit memotong dataran banjir mereka. Ini menuntut lebih banyak tanah untuk solusi dan mengurangi beberapa bahaya hidup di dekat sungai. Namun, ini adalah bencana bagi ekosistem riparian dan bahkan dapat memperburuk bahaya jangka panjang. Memotong sungai dari dataran banjir berarti sedimen hidup di tepi sungai, mengangkat sungai dibandingkan dengan dataran banjir di dekatnya, sedimen. Ini membuatnya lebih cenderung melompati bank -Bank jika terjadi banjir atau kegagalan tanggul, fenomena tim diselidiki secara mendalam.

“Pertimbangkan badai Katrina,” kata Chadwick. “Ketika tanggul pecah, ada banjir yang meluas karena dataran banjir telah dipotong dari Mississippi begitu lama sehingga telah tenggelam relatif terhadap sungai, memungkinkan banjir ke kolam di sana.”

Ada upaya yang berkembang untuk melanjutkan sungai yang disalurkan dengan dataran banjir mereka dan memberi mereka lebih banyak ruang untuk bergerak. Upaya pemulihan berbasis alami perlu mempertimbangkan sejauh mana sungai perlu kembali ke kondisi alami, dan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk melakukannya. Dengan pemahaman baru mereka tentang dinamika sungai, tim menciptakan formula untuk ini, yang mencakup variabel seperti berapa lama sungai yang dibutuhkan untuk meninggalkan saluran. Formula ini juga menjelaskan apakah sungai kembali ke satu negara bagian atau berbagai saluran. Mereka menghitung lebar dan waktu pemulihan untuk berbagai jenis sungai berdasarkan pengamatan satelit mereka.

Chadwick, Penggantian dan Greenberg telah menemukan bahwa waktu dan ruang sungai harus membangun kembali perilaku alami bervariasi antara satu dan multi -erriver. Sungai bacaan tunggal membutuhkan sekitar sepuluh kali lebih banyak ruang dan waktu untuk membangun kembali dirinya sebagai sungai multi-threaded dari kekuatan aliran yang sama, yang merupakan jumlah energi aliran yang harus dikikis dan menggerakkan sedimen.

Formula yang dikembangkan oleh penulis memungkinkan para insinyur dan ilmuwan untuk memperkirakan lebar proyek pemulihan yang dibutuhkan, faktor penentu dalam kemungkinan dan biaya proyek. Analisis ini juga dapat membantu pembuat kebijakan memprioritaskan kandidat untuk pemulihan. Penelitian historis, pemulihan dan mitigasi sejarah berfokus pada satu saluran, tetapi bergerak menuju proyek-proyek pada multi-drainage yang berulir dapat menghasilkan pengembalian yang lebih besar untuk biaya yang lebih rendah.

Faktanya, temuan tim menunjukkan bahwa pemulihan sungai mungkin lebih murah dari yang diharapkan. Ada pengakuan yang berkembang bahwa banyak sungai membaca multi-threaded secara historis sebelum intervensi manusia, terutama di AS Barat, misalnya, gambar Sungai Los Angeles dari tahun 1930-an, sebelum disalurkan, menunjukkannya dengan berbagai utas. Proyek yang sekarang dianggap sebagai larangan besar atau mahal mungkin sebenarnya terjangkau jika sungai diklasifikasikan, Chadwick menjelaskan.

Sungai telah memainkan peran penting dalam sejarah manusia. Mereka mengairi tanaman yang kita tumbuh di dataran subur mereka dan mengirimkan barang -barang kita di sana. Tetapi mereka juga membanjiri kota -kota kami dan tiba -tiba meninggalkan saluran dengan baik. Mempelajari lebih lanjut tentang sungai akan memungkinkan kita untuk lebih baik ada bersamaan dengan fitur -fitur alami ini di saat perubahan yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Wawancara tekan dengan Austin Chadwick dapat diatur dengan mengirim e -mel [email protected]