Источник: phys.org, перевод: Хроники Обухова
Реки - это артерии Земли. Они несут воду, осадок и питательные вещества, создавая динамичные и разнообразные каналы, которые влияют на жизнь более трех миллиардов людей в прибрежных регионах. Некоторые реки формируют одно русло, другие - разветвляются на несколько потоков. Эти формы определяют риски наводнений, эрозию и экосистемные услуги.
Почему же одни реки текут одним руслом, а другие - многими? Ученые из Университета Калифорнии в Санта-Барбаре (UCSB) проанализировали 84 реки на основе 36 лет спутниковых снимков, чтобы понять, что определяет поведение русел.
"Мы обнаружили, что реки образуют несколько каналов, если они разрушают свои берега быстрее, чем откладывают осадок на противоположной стороне. Это приводит к постепенному расширению и разделению канала", - пояснил ведущий автор Остин Чедвик, который проводил исследование во время постдокторской работы в UCSB.
Результаты, опубликованные в журнале Science, дают новое объяснение феномену, который оставался загадкой более ста лет. Выводы имеют значение для оценки природных рисков и восстановления речных систем.
Ученые давно разделяют реки на две категории, но исследовали их в основном по отдельности. Самые крупные реки в мире - многоканальные, за исключением Миссисипи в США. Одноканальные реки проще исследовать, поэтому большинство полевых работ фокусировалась именно на них.
Чедвик получил идею для исследования во время экспериментов в лаборатории Сент-Энтони Фоллз в Университете Миннесоты. Он заметил, что в многоканальных реках постоянно происходит эрозия, что противоречило изученному в учебниках. Это заставило его пересмотреть старые технические отчеты и далее проверить гипотезу на природе.
Команда использовала данные спутника Landsat в Google Earth Engine. Они применили алгоритм обработки изображений, который позволил отслеживать изменения берегов. В одноканальных реках эрозия и осадки удерживают баланс - русло не меняет ширины. В многоканальных реках береговая эрозия преобладает, что заставляет реку разделяться до того, как она сможет сформировать новые меандры.
"Это не означает, что многоканальные реки несут больше воды. Они просто часто меняют конфигурацию своих русел", - пояснил профессор Вамси Ганти из UCSB.
Часть осадка откладывается не на берегах, а на дне, формируя острова и песчаные бары, которые и разделяют потоки.
Ученые отмечают, что многие реки были искусственно сужены в XX веке, что ухудшило экологическую ситуацию. Отсоединение рек от пойм привело к накоплению осадка в русле, что увеличивает риск наводнений. Один из примеров - катастрофа во время урагана Катрина.
Сейчас растет интерес к природоориентированному восстановлению рек. Команда UCSB создала формулу, которая позволяет рассчитать, сколько пространства и времени нужно реке для возвращения к естественному состоянию - в зависимости от ее мощности потока.
Эти данные уже могут помочь инженерам и политикам в проектировании более эффективных и дешевых решений для речной инфраструктуры.
Многие реки, которые сейчас имеют одно русло, исторически были многоканальными. Например, фото реки Лос-Анджелес 1930-х годов свидетельствуют, что она имела несколько потоков до ее канализации.
Команда продолжает изучать, как меняется структура рек со временем - под влиянием климата и человеческой деятельности. Чедвик, ныне исследователь в Колумбийском университете, изучает формирование многоканальных рек. А Гринберг, работающий в Лаборатории реактивного движения NASA, анализирует, как дамбы меняют русла и перемещение осадка.
Реки - не только источник жизни, но и потенциальная угроза. Чем лучше мы их будем понимать, тем безопаснее будет наше сосуществование с ними в эпоху глобальных изменений.
