Geyman EC, Ke Y, Magyar JS et al. (2025) Scaling laws for sediment storage and turnover in river floodplains. Science Advances 11, 15 – https://doi.org/10.1126/sciadv.adu8574 – open access article pdf – CC BY 4.0
Abstract (povzetek):
Skoraj 10 % zemeljskih celin pokrivajo rečna poplavna območja – poplavne ravnice (angl. Floodplain). Te pokrajine služijo kot vremenski reaktorji, v katerih se delci, erodirani z gora, kemično in fizikalno spremenijo, preden se prenesejo v oceane. Čas, ki ga delci preživijo odloženi (akumulirani) na poplavnih ravnicah, uravnava način in obseg celinskega kemičnega preperevanja (angl. Weathering) ter usodo terestričnega (zemeljskega) organskega ogljika. Kljub pomembnosti za globalni krogotok ogljika (angl. Carbon cycle) še vedno nimamo kvantitativnega razumevanja časovnih razponov skladiščenja v poplavnih ravnicah. S kombinacijo geomorfnega kartiranja, radiokarbonskih in luminiscenčnih datacij ter numeričnih simulacij dinamike rečnih meandrov smo določili dobro ohranjene zakone skaliranja, ki opisujejo čas shranjevanja v poplavnih ravnicah. Naši rezultati razkrivajo, da je do prvega reda trajanje shranjevanja poplavnega območja določeno z razmerjem med širino reke in hitrostjo migracije rečne struge. Dejstvo, da večina rek erodira približno 1 % svoje širine na leto, vodi do tipičnega trajanja shranjevanja v poplavnih ravnicah, ki znaša ~5 tisoč let.
(A) Prikaz premeščanja (transporta) sedimentnih delcev iz gorskega izvornega območja v končni ponor. Med izvorom in ponorom delci pogosto potekajo skozi aluvialni rečni sistem z majhnim vzdolžnim padcem (gradientom), kjer se večkrat odlagajo v poplavni ravnici zaradi bočne rečne migracije, nato se za določen čas skladiščijo (odložijo), preden reka ponovno obišče isto mesto in jih ponovno erodira, nato pa se delci prenesejo navzdol po toku, preden se ponovno lokalno odlagajo. Trajanje vsakega odlaganja (skladiščenja) v poplavni ravnici in število skladiščenj določata skupni čas premeščanja (transporta) od vira do ponora. Zanimajo nas tri medsebojno povezane količine: [(A), i] starostna porazdelitev sedimentov na poplavnem območju, [(A), ii] starostna porazdelitev erodiranih sedimentov (ki predstavlja časovno porazdelitev skladiščenja na poplavnem območju) in [(A), iii] starostna porazdelitev sedimentov, prenesenih po reki (kjer so delci prestali n zaporednih dogodkov skladiščenja in ponovnega erodiranja – sproščanja).
(B) Numerične simulacije so priložnost za preučevanje dolgoročnega obnašanja meandrirajočih rek in oceno vplivnih faktorjev nad starostjo shranjenih in prenesenih sedimentnih delcev.
(C) Predvidevamo, da meandriranje rek vodi do treh vrst obnašanja v kratkih in dolgih časovnih okvirih:
① V najkrajših časovnih okvirih migracije reke sledijo predvidljivemu vzorcu, ki ga uravnava lokalna ukrivljenost struge, in sediment, odložen v notranjem ovinku, je običajno varen pred poznejšo erozijo, ker se struga seli stran od točke, ki nas zanima.
② V srednjih časovnih okvirih (npr. daljših od časovnega okvira, ko meandrski zavoj zraste do točke odcepa, čas označen kot τcut) se reka obnaša kot naključni sprehajalec po poplavni ravnici.
③ V dovolj dolgih časovnih okvirih je celotno območje, ki ga reka obišče, omejeno z dejavniki, kot sta dolgotrajno posedanje (ugrezanje) in dvigovanje (naplavljanje) in/ali geometrija omejujoče doline.
(vir: https://www.science.org/cms/10.1126/sciadv.adu8574/asset/022182b2-5b68-4e5b-9beb-f827f978b8a3/assets/images/large/sciadv.adu8574-f1.jpg).
