Některé řeky se rozdělily, když proudí, zatímco jiné ne. Tento říční jev zaujal vědce po celá desetiletí. Co určuje, zda řeka proudí jako jediné vlákno nebo se vyvíjí do vícevláknového systému? Otázka může znít jednoduše, ale stala se základním problémem v geomorfologii řeky, rozkročené koncepty napříč geologií, geografií, ekologií a inženýrstvím.
Nyní se geografy na University of California Santa Barbara (UCSB) hlásili v příspěvku zveřejněném v Věda že vyřešili tajemství.
Analýzou dynamiky 84 řek po dobu 36 let pomocí satelitních snímků a nové techniky zpracování obrazu zvanou Velocimetrie částic říká, že objevili fyzický mechanismus, který způsobuje, že existují dva typy řek.
„Zjistili jsme, že řeky s jedním vláknem jsou charakterizovány rovnováhou mezi erozí bank a narůstáním baru-v podstatě je materiál ztracený z jedné banky vyvážen materiálem uloženým na druhé straně a udržuje stabilní šířku,“ uvedl starší autor a docent a docent geografie v UCSB Vamsi Ganti.
Naproti tomu pokračoval, vícevláknové řeky trvale vykazovaly vyšší míru eroze vzhledem k depozici na opačných březích, což vede k rozšíření kanálu a nakonec se rozdělení. Tato nerovnováha, podle práce, je hnací silou řeky s více přístavy.
To znamená, že eroze je to, co řídí jev rozdělení toku v řekách.
„Rostoucí uznání“
Dva hlavní typy řek, jednovláknové a více vlákny, mají také různá rizika povodní a eroze, ekosystémové služby a vodní zdroje. Tato rizika a rysy jsou stále důležitější, protože lidé a vlády se vyrovnávají s častějšími a intenzivnějšími událostmi pro vodní povětrnostní povětrnostní. Výsledkem je, že fyzický mechanismus, který diktuje jedno- versus multi-vlákno, se stal důležitějším předmětem výzkumu.
Zatímco předchozí výzkum většinou zkoumal, kde lze najít různé typy řek, Ganti řekl, že se také zaměřili na to, jak se tyto řeky v průběhu času měnily.
Mnoho modelů, které se snaží předpovídat riziko povodní, předpokládá, že řeky teče v proudech pevné hloubky a šířky. Není tomu tak a nová studie odhalila důsledky tohoto předpokladu.
„Roste uznání, že mnoho řek se historicky změnilo z multikanálu na jednokanálový kanál po lidském rušení,“ napsal v e-mailu vedoucí autor studie a ústav UCSB Earth Research Institute Austin Chadwick.
Lidské zásahy zahrnují přehrazení, těžbu, těžbu sedimentů, čištění a zachycení a zemědělský rozvoj.
Vektorová mapa
Abychom pochopili, proč některé řeky proudí v jednom kanálu, zatímco jiné se rozdělí do mnoha vláken, vědci se obrátili na satelity. Studovali 36 let globálních obrazů Landsat a pokrývali období od roku 1985 do roku 2021. Z celosvětového průzkumu téměř 400 řek vybrali 84, které byly dostatečně široké a pohybovaly se rychlostí vhodnou pro jejich analýzu. Mezi ně patřily jak jednovláknové, tak multithread řeky napříč různými podnebí, svahy a toky vody.
Použili počítačovou techniku zvanou velocimetrie částice, která sledovala malé změny v obrazech z roku na rok, což umožnilo vědcům měřit, jak moc erodovala břeh řeky a kolik materiálu narůstalo na opačné straně. K tomu převedli satelitní obrázky na mapy, které ukazují, kde byla země suchá a kde byla zakryta vodou.
Poté porovnáním tisíců průřezů řek v průběhu času generovali miliony malých vektorů, které zaznamenaly směry a rychlosti eroze a narůstání.
Nakonec kombinovali všechna tato data – více než čtyři lakh měření eroze versus narůstání – pro testování, zda tyto dva procesy vyvážené. To jim umožnilo objevit vzory, které způsobily jednotlivé nebo multithread řeky.
Rostliny mají slovo
Vědci po mnoho desetiletí věřili, že jednokanálované, meandrující řeky potřebují vegetované banky, aby se vytvořily a že rostliny a meandrující řeky se koevolují. Ale v analýze zveřejněné nedávno ve vědě, vědci ze Stanfordské univerzity oznámil, že tato myšlenka je založeno na nesprávné interpretaci sedimentárního záznamu.
„Ukazujeme, že vegetované ohyby řeky se pohybují jiným směrem než odhalené ohyby řeky, vzhledem k směru dolů na svař, kterým proudí celá řeka,“ řekl Michael Hasson, hlavní autor studie a doktorand ve Stanfordu.
To činí sedimentární usazeniny, které odhalené meandrující řeky produkují zásadně odlišné od usazení vegetovaných meandrujících řek, i když mají stejnou podobu.
Zatímco Chadwick et al. Studie se zaměřila na to, proč se Rivers stal meandrujícím nebo pleteným, Hasson et al. zkoumal meandrující řeky.
Vzhledem k rovnému údolí, dodal Hasson, zjistili, že vegetované ohyby řeky se budou pohybovat ven směrem k stranám údolí, zatímco odhalené ohyby řeky se budou pohybovat dolů údolí, aniž by se pohybovaly do strany.
„Naše interpretace je taková, že vegetace způsobuje tento rozdíl v pohybu řeky hlavně proto, že způsobuje, že se vytvoří hráze, což nepřímo omezuje sinuozitu, což je míra toho, jak nepřímá je cesta řeky,“ řekl Hasson. „Na druhé straně sinuozita ovládá, jak a kde se ohýbají migrují.“
Poznatky pro Indii
Chadwick et al. Zvažoval tři úseky Gangy, poblíž Patna, Farakka a Paksey (Bangladéš). Pro Brahmaputru zkoumali úseky poblíž Bahadurabad (Bangladéš), Pandu (Indie), Pasighat (Indie) a jeden další proti proudu v Himalájích.
Brahmaputra je klasická spletená řeka, řekl Ganti. Tým také zjistil, že vlákna Brahmaputry rychle narušila své banky.
„Tvar jejich kanálů je zásadně nestabilní,“ řekl Chadwick o těchto vláknech. „Subchannely jsou náchylné k rozšíření a rozdělení v průběhu let a desetiletí, protože tok laterálně narušuje břehy řeky rychleji, než podél jejich ukládání.“
Nález šel proti konvenční moudrosti, že eroze a depozice jsou v rovnováze.
„Je velmi překvapivé a zajímavé, že řeky s více vlákny laterálně erodují rychleji, než ukládají,“ řekl Chadwick.
Stručně řečeno, studie se rozpadla „nový způsob, jakým mohou řeky udržovat svou podobu, která není poháněna rovnováhou, ale místo toho cykly nestability, protože dílčí kanály se v průběhu času opakovaně rozšiřují a rozdělují.“
„Tato základní nestabilita je důležitým hlediskem pro správu řeky.“
Snížení povodňového rizika
Chadwick také řekl, že podél řek více vlákna, jako je Ganga a Brahmaputra, musí být křivky hodnocení používané k měření toků řeky častěji aktualizovány, protože kanály mění svůj tvar.
Problém v Indii je v tom, že v mnoha částech byly úseky řeky pletené uměle omezeny na jednotlivé kanály pomocí postavených nábřeží, uvedl Akshay Kadu, hydrolog ve společnosti Stantec, globální inženýrské designové a poradenské společnosti. Nebyl se zapojen do studií.
Dalším důsledkem zjištění je, že vícekanálové řeky vyžadují výrazně méně prostoru a času k návratu do svého přirozeného stavu, což vede k nižším nákladům na obnovení.
Kadu tedy dodal, přírodní řešení, jako je odstraňování umělých nábřeží, obnovení řeky s jeho přirozenými lupínkami, vytváření vegetovaných nárazníkových zón podél břehů řeky, reaktivace opuštěných kanálů a budování mokřadů v pletených sekcích může výrazně snížit riziko záplav v sousedních oblastech.
GBSNP Varma je novinář na volné noze.
