Чтобы предотвратить наводнения, инженеры возвели вдоль реки дамбы и дамбы. Однако неясно, как такие защитные меры повлияют на форму дельты реки и ее сообщества с течением времени.Теперь исследователи из Массачусетского технологического института и Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) разработали простой способ предсказать форму дельты реки с учетом двух конкурирующих факторов: силы ее реки для отложения наносов в океан и силы океанских волн для отталкивания этого осадка.
Вдоль побережья. В зависимости от баланса обоих, береговая линия дельты реки может принимать плавную «остроконечную» форму или более заостренную «зубчатую» форму, напоминающую птичью ступню.Новая метрика может помочь инженерам определить, как форма дельты, такой как у реки Миссисипи, может измениться в ответ на спроектированные конструкции, такие как плотины и дамбы, и изменения окружающей среды, такие как ураган и повышение уровня моря.
Яап Ниенхуис, аспирант совместной программы MIT-WHOI по морской геологии и геофизике, говорит, что последствия изменения климата и усилия человека по борьбе с ними уже оказывают влияние на дельты рек по всему миру.«Поскольку в дельте реки живет так много людей, вы хотите знать, как ее морфология или форма будут выглядеть в будущем», — говорит Ниенхейс. «Для Миссисипи река поставляет много наносов.
Но поскольку в настоящее время на Миссисипи много дамб, по реке спускается не так много песка, поэтому люди очень обеспокоены тем, как будет развиваться эта дельта, особенно с повышением уровня моря в ближайшие столетия ".Ниенхейс, Эндрю Эштон и Ливиу Глосан из WHOI сообщают о своих результатах в журнале Geology.Формирование береговой линии
На протяжении сотен тысяч лет речной песок и ил текут к берегу, в конечном итоге накапливаясь в устье реки в виде низменной дельты. Береговая линия дельты может быть относительно гладкой, большая часть песка наносится из основной реки, или она может разветвляться в форме птичьей стопы, когда река разделяется на притоки и каналы, каждый из которых оставляет песок в виде пальцевидных выступов.Ученые часто характеризуют дельту как с преобладанием рек или волн.
В дельте с преобладанием волн, такой как дельта реки Нил в Египте, набегающие океанские волны сильнее речного потока. В результате волны выталкивают вытекающие наносы обратно вдоль побережья, эффективно сглаживая береговую линию.
Напротив, дельта с преобладанием рек, такая как Миссисипи, сформирована более сильной рекой, которая наносит песок быстрее, чем океанские волны могут оттолкнуть, создавая зубчатую береговую линию.Хотя эта связь между реками и океанскими волнами в целом понятна, Ниенхейс говорит, что нет формального способа определить, когда дельта наклонится к гладкой или заостренной форме.Исследователи придумали простое соотношение для прогнозирования формы дельты на основе потока наносов в реке или скорости потока наносов через реку, а также силы океанских волн, определяемых высотой волны, частотой и углом приближения. .Основываясь на различных факторах, определяющих общее соотношение, команда определила точку, в которой дельта больше не будет гладким контуром, сформированным океанскими волнами, а вместо этого будет заостренной береговой линией, на которую больше влияет река.
«В какой-то момент наносов так много, что вы превышаете максимум того, что могут сделать волны, — говорит Ниенхейс, — а затем вы становитесь« птичьей лапой »или дельтой, где доминирует река, потому что река намного сильнее».Переломный момент дельты
Ниенхуис и его коллеги применили новый метод к 25 речным дельтам на северном берегу индонезийского острова Ява, региона, где осадки отложились на мелководном континентальном шельфе, создавая самые разные формы дельт.Для каждой дельты команда использовала глобальную волновую модель, разработанную Национальным управлением океанических и атмосферных исследований, чтобы определить высоту, частоту и направление каждой приходящей волны. Исследователи также использовали модель для определения потока наносов соответствующей реки.Используя данные обеих моделей, Найенхейс определил соотношение силы волн между рекой и океаном для каждой дельты и обнаружил, что те дельты с соотношением больше или равным 1 с большей вероятностью будут иметь несколько речных каналов с дельтами, выступающими наружу. от береговой линии.
Основным фактором, определяющим этот переход, оказался угол, под которым океанские волны обычно приближаются к берегу: если угол приближения составляет 45 градусов или больше, то океанские волны больше не могут сгладить количество наносов, поступающих из реки. , наклоняя форму дельты в сторону преобладающей речной морфологии.Ниенхуис говорит, что метод группы может помочь инженерам предсказать форму, которую может принять дельта, если возведенные плотины или дамбы изменят сток наносов в реке.
Точно так же этот метод может оценить эволюцию дельт с изменением климата, поскольку повышение уровня моря и усиление ураганов, вероятно, изменят поведение и величину океанских волн.