Эоловые процессы - Aeolian processes

Ветровая эрозия почвы у подножия Чимборасо, Эквадор.
Скала, высеченная из дрейфующего песка под крепостной скалой в Аризоне (Фото автора Тимоти Х. О'Салливан, Геологическая служба США, 1871 г.)

Эоловые процессы, также пишется эоловый, относятся к ветер деятельность по изучению геология и Погода и, в частности, способность ветра формировать поверхность Земля (или другой планеты ). Ветры могут разъедать, транспорта и складирования материалов и являются эффективными агентами в регионах с редкими растительность, недостаток влажности почвы и большой запас неконсолидированных отложения. Хотя вода является гораздо более мощной эрозионной силой, чем ветер, эоловые процессы важны в засушливых средах, таких как пустыни.[1]

Термин происходит от названия греческий бог Эол, хранитель ветров.[2]

Ветровая эрозия

Смотрите также: Эоловая пыль
Скала, созданная ветром эрозия в Альтиплано регион Боливия
Песок срывается с гребня в Kelso Dunes из Пустыня Мохаве, Калифорния.
Резной ветер альков в Песчаник Навахо около Моав, Юта

ветер разъедает поверхность Земли путем дефляции (удаление рыхлых, мелкозернистых частиц бурный действие ветра) и истирание (износ поверхностей шлифованием и пескоструйная обработка ветровыми частицами).

Регионы, в которых наблюдается интенсивная и продолжительная эрозия, называются зонами дефляции. Большинство эоловых зон дефляции состоит из пустынный тротуар, пластинчатая поверхность обломков породы, которая остается после того, как ветер и вода удалили мелкие частицы. Почти половина поверхности пустыни Земли - это каменистые зоны дефляции. Рок мантия на пустынных тротуарах защищает нижележащий материал от дефляции.

Темное блестящее пятно, называемое пустынный лак или каменный лак, часто встречается на поверхностях некоторых пустынных скал, которые были обнажены на поверхности в течение длительного периода времени. Марганец, оксиды железа, гидроксиды, и глина минералы образуют большинство лаков и придают блеск.

Бассейны дефляции, называемые выбросы, представляют собой впадины, образованные при уносе частиц ветром. Выбросы обычно небольшие, но могут достигать нескольких километров в диаметре.

Ветровые зерна истирают формы рельефа. В некоторых частях Антарктиды снежные хлопья, переносимые ветром, которые технически являются отложениями, также вызывают абразию обнаженных пород.[3] При шлифовании частицами, переносимыми ветром, образуются бороздки или небольшие депрессии. Ventifacts камни, вырезанные, а иногда и отполированные абразивным действием ветра.

Скульптурные формы рельефа, называемые ярды, достигают десятков метров в высоту и километров в длину и представляют собой формы, обтекаемые пустынными ветрами. Известный Большой Сфинкс Гизы в Египте может быть модифицированный ярданг.

Список основных эоловых движений

Основные глобальные перемещения эоловой пыли, которые, как считается, влияют и / или находятся под влиянием погодных и климатических изменений:

  • От Сахара (в частности Сахель и Депрессия Боделе ) в период с 2007 по 2011 год ежегодно собирали в среднем 182 миллиона тонн пыли, переносимой мимо западной окраины Сахары на 15-й долготе. Вариант: 86% (2007/11). Пункт назначения: 132 млн тонн через Атлантику (в среднем), 27,7 млн ​​тонн приходится на Бассейн Амазонки (в среднем), 43 млн. приходится на Карибы. Техас и Флорида также получают пыль. В последние десятилетия события стали намного более обычными. Источник: НАСА Лидар облаков и аэрозолей и спутниковые наблюдения в инфракрасном диапазоне Pathfinder (КАЛИПСО ) данные.[4] Харматтан зимние пыльные бури в Западная Африка также происходят выбросы пыли в океан.
  • пустыня Гоби в Корею, Японию, Тайвань (временами) и даже на запад США (дует на восток). Смотрите также Азиатская пыль.
  • Пустыня Тар до сезона дождей в сторону Дели, Уттар-Прадеш, Индо-Гангская равнина. Смотрите также Индийские пыльные бури 2018.
  • Шамаль С июня по июль дует пыль, преимущественно с севера на юг, в Саудовскую Аравию, Иран, Ирак, ОАЭ и некоторые районы Пакистана.
  • Хабуб пыльные бури в Судане, Австралии, Аризоне, связанные с сезон дождей.
  • Хамсин пыль из Ливии, Египта и Леванта весной, связанная с внетропические циклоны.
  • Чаша для пыли Событие в США принесло песок на восток. 5500 тонн было депонировано в районе Чикаго.
  • Сирокко песчаные ветры из Африки / Сахары дуют на север в Южную Европу.
  • Пустыня Калахари дует на восток в южную часть Индийского океана и в Австралию.

Транспорт

Песчаная буря приближающийся Копейщик, Техас 14 апреля 1935 г.
Песчаная буря в Амарилло, Техас. Фото FSA: Артур Ротштейн (1936)
Массивный песчаная буря облако вот-вот окутает военный лагерь, когда оно переваливается Аль Асад, Ирак, незадолго до наступления темноты 27 апреля 2005 года.

Частицы переносятся ветром через взвесь, сальтация (подпрыгивание или подпрыгивание) и ползание (катание или скольжение) по земле.

Мелкие частицы могут удерживаться в атмосфера в подвеске. Восходящие потоки воздуха поддерживают вес взвешенных частиц и бесконечно удерживают их в окружающем воздухе. Типичные ветры у поверхности Земли взвешивают частицы диаметром менее 0,2 миллиметра и разбрасывают их ввысь в виде пыль или мгла.

Сальтация - это движение частиц по ветру в серии скачков или прыжков. Соль обычно поднимает частицы размером с песок не более чем на один сантиметр над землей и идет со скоростью от половины до одной трети скорости ветра. Сальтирующее зерно может поразить другие зерна, которые подпрыгивают, чтобы продолжить сальтацию. Зерно также может ударить более крупные зерна, которые слишком тяжелы для охмеления, но которые медленно ползут вперед, поскольку их толкают сальтирующие зерна. Ползучесть составляет до 25 процентов движения зерна в пустыне.

Эолийский токи мутности более известны как песчаная буря. Воздух над пустынями значительно охлаждается, когда через него проходит дождь. Этот более прохладный и плотный воздух опускается к поверхности пустыни. Когда он достигает земли, воздух отклоняется вперед и поднимается вверх. мусор в его турбулентности, как пыльная буря.

Культуры, люди, деревни и, возможно, даже климат страдают от пыльных бурь. Некоторые пыльные бури носят межконтинентальный характер, некоторые могут опускаться до глобус, а иногда и целые планеты. Когда Маринер 9 космический корабль вышел на орбиту вокруг Марс В 1971 году пыльная буря, продолжавшаяся один месяц, накрыла всю планету, таким образом отложив выполнение задачи фотографирования поверхности планеты.[5]

Большая часть пыли, переносимой пыльными бурями, находится в форме ил -размер частиц. Отложения этого переносимого ветром ила известны как лесс. Самое мощное известное месторождение лёсса, 335 метров, находится на Лессовое плато в Китай. Та же самая азиатская пыль разносится на тысячи миль, образуя глубокие слои даже на Гавайях.[6] В Европа и в Америка, залежи лёсса обычно имеют мощность от 20 до 30 метров. Почвы, созданные на лёссах, в целом высокопродуктивны для сельского хозяйства.

Исследователи из Университета Хаджеттепе (Yücekutlu, N. et al., 2011) сообщили, что почва Сахары может содержать биодоступное железо, а также некоторые важные макро- и микроэлементы, пригодные для использования в качестве удобрения для выращивания пшеницы. Было показано, что почва Сахары может обладать потенциалом производства биодоступного железа при освещении видимым светом, а также содержит некоторые важные макро- и микронутриенты. Образец почвы Сахары был проанализирован методом XRD (метод дифракции рентгеновских лучей), преобладающим минералом был кварц, полевой шпат, кальцит, гипс и глина, соответственно.[7]

Эоловый перенос из пустынь играет важную роль в экосистемах во всем мире, например транспортом полезных ископаемых из Сахара к Бассейн Амазонки.[8] Сахарская пыль также является причиной образования красных глинистых почв на юге Европы.[9]На эоловые процессы влияет деятельность человека, например, использование Автомобили 4x4.[10]

Маленькие вихри, называемые пыльные дьяволы, распространены в засушливых странах и, как считается, связаны с очень интенсивным локальным нагревом воздуха, что приводит к нестабильности воздушной массы. Пыльные дьяволы могут достигать высоты одного километра.

Отложение

Осажденные ветром материалы содержат ключи к прошлому, а также к текущему направлению и силе ветра. Эти особенности помогают нам понять нынешний климат и силы, которые его сформировали. Нанесенные ветром песчаные тела встречаются как песчаные листы, рябь, и дюны.

Песчаные пласты - это плоские, слегка волнистые песчаные участки, покрытые зернами, которые могут быть слишком большими для сальтации. Они образуют примерно 40 процентов эоловых поверхностей осадконакопления. Песчаный щит Селима в восточной пустыне Сахара, занимающий 60000 квадратных километров на юге Египет и северный Судан, является одним из крупнейших песчаных пластов Земли. Селима в некоторых местах абсолютно плоская; в других активны дюны перемещаться по его поверхности.

Ветер дует на поверхность песка рябь поверхность в гребни и желобов, длинные оси которых перпендикуляр по направлению ветра. Средняя длина прыжков при сальтации соответствует длина волны, или расстояние между соседними гребнями ряби. В виде ряби самые грубые материалы собираются на гребнях, вызывая обратная оценка. Это отличает мелкую рябь от дюн, где наиболее грубые материалы обычно находятся во впадинах. Это также отличительная черта между водной рябью и эоловой рябью.

Накопления наносов, унесенных ветром в курган или гребень, дюны имеют пологие подветренные склоны на наветренный сторона. Подветренная часть дюны, подветренный склон, обычно крутая. лавина уклон, называемый скользкое лицо. У дюн может быть более одного скольжения. Минимальная высота скольжения - около 30 сантиметров.

Выносимый ветром песок поднимается по пологой подветренной стороне дюны за счет сальтации или ползучести. Песок скапливается по краю, в верхней части трапа. Когда скопление песка на краю превышает угол естественного откоса, маленький лавина зерен скользит по поверхности скольжения. Дюна шаг за шагом движется по ветру.

Некоторые из наиболее значительных экспериментальных измерений движения эолового песка были выполнены Ральф Алджер Багнольд, британский армейский инженер, работавший в Египет до Вторая Мировая Война. Багнольд исследовал физику частиц, движущихся через атмосфера и нанесен ветром. Он распознал два основных типа дюн, серповидные дюны, которые он назвал "бархан ", и линейная дюна, которую он назвал продольный или "seif" (По-арабски «меч»).

Исследование 2011 г., опубликованное в Катена исследовали влияние растительности на накопление эоловой пыли в семиаридных степях северного Китая. Используя серию лотков с разным растительным покрытием и контрольную модель без какого-либо покрытия, авторы обнаружили, что увеличение растительного покрова повышает эффективность накопления пыли и добавляет в окружающую среду больше питательных веществ, особенно органического углерода. Их данные выявили две критические точки: 1. Эффективность улавливания пыли медленно увеличивается при покрытии более 15% и быстро снижается при покрытии менее 15%. 2. при покрытии 55% -75% накопление пыли достигает максимальной емкости.[11]

В Европе Европейская комиссия поручила Объединенному исследовательскому центру разработать первую общеевропейскую карту ветровой эрозии. На первом этапе группа ученых использовала LUCAS верхний слой почвы набор данных[12] развивать подверженность ветровой эрозии почв Европы.[13] Затем они разработали индекс уязвимости земель. [14] для качественной оценки ветровой эрозии. Наконец, они модифицировали модель RWEQ для оценки потерь почвы из-за ветровой эрозии в сельскохозяйственных почвах Европы.[15]

Трехлетнее количественное исследование влияния удаления растительности на ветровую эрозию показало, что удаление трав в эоловой среде увеличивает скорость осаждения почвы. В том же исследовании была показана связь между снижением плотности растений и уменьшением количества питательных веществ в почве. Аналогичным образом было показано, что горизонтальный поток почвы через испытательный участок увеличивается с увеличением удаления растительности.[16]

Исследование 1998 г., опубликованное в Процессы на земной поверхности и формы рельефа исследовали взаимосвязь между растительным покровом на поверхности песка и скоростью переноса песка. Было обнаружено, что поток песка экспоненциально уменьшался с ростом растительного покрова. Это было сделано путем измерения участков земли с разной степенью растительности по скорости переноса песка. Авторы утверждают, что это соотношение может быть использовано для управления скоростью потока наносов путем введения растительности в область или для количественной оценки антропогенного воздействия, распознавая влияние потери растительности на песчаные ландшафты.[17]

Смотрите также

использованная литература

  • Хьюз, Дж. Дональд (2016). Что такое экологическая история? (2-е изд.). Кембридж: Polity Press.
  1. ^ «Эоловые процессы». Пустыни: геология и ресурсы. Геологическая служба США. 1997 г.. Получено 24 августа 2020.
  2. ^ "Эолийский". Dictionary.com. Dictionary.com LLC. 2020 г.. Получено 24 августа 2020.
  3. ^ National Geographic Almanac of Geography, 2005, стр. 166, ISBN  0-7922-3877-X.
  4. ^ «Сахарская пыль питает растения Амазонки». 2015-02-24.
  5. ^ Хсуи, Альберт Т. (2001). «Геология Марса: Эолийские острова». Получено 2012-09-30.
  6. ^ Курц, Эндрю К.; Дерри, Луи А; Чедвик, Оливер А (2001). «Наращивание азиатской пыли на гавайские почвы: баланс изотопных, элементных и минеральных масс» (PDF). Geochimica et Cosmochimica Acta. 65 (12): 1971–1983. Bibcode:2001GeCoA..65.1971K. Дои:10.1016 / S0016-7037 (01) 00575-0. ISSN  0016-7037. Получено 14 января, 2016.
  7. ^ Юджекутлу, Нихал; Терзиоглу, Серпил; Сайдам, Джемаль; Bildacı, Işık (2011). «Органическое земледелие с использованием почвы Сахары: может ли оно быть альтернативой удобрениям?» (PDF). Журнал Хаджеттепе биологии и химии. 39 (1): 29–38. Проверено 23 марта 2015 года.
  8. ^ Корен, Илан; Кауфман, Йорам Дж; Вашингтон, Ричард; Тодд, Мартин С; Рудич, Йинон; Мартинс, Дж. Вандерлей; Розенфельд, Даниэль (2006). «Впадина Боделе: единственное место в Сахаре, которое поставляет большую часть минеральной пыли в лес Амазонки». Письма об экологических исследованиях. 1 (1): 014005. Bibcode:2006ERL ..... 1a4005K. Дои:10.1088/1748-9326/1/1/014005. ISSN  1748-9326. Получено 14 января, 2016.
  9. ^ Muhs, Daniel R .; Budahn, Джеймс; Авила, Анна; Скипп, Гэри; Фриман, Джошуа; Паттерсон, ДеАнна (сентябрь 2010 г.). «Роль африканской пыли в формировании четвертичных почв на Майорке, Испания и последствия для генезиса красных средиземноморских почв». Четвертичные научные обзоры. 29 (19–20): 2518–2543. Bibcode:2010QSRv ... 29,2518M. Дои:10.1016 / j.quascirev.2010.04.013.
  10. ^ Retta, A .; Wagner, L.E .; Татарко, Дж. (2014). «Воздействие незаконного оборота военной техники на растительность и объемную плотность почвы в Форт-Беннинге, Джорджия» (PDF). Сделки ASABE. 57 (4): 1043–1055. Дои:10.13031 / пер. 57.10327. ISSN  2151-0032. Получено 14 января, 2016.
  11. ^ Ян, Ючунь; Сюй, Синлян; Синь, Сяопин; Ян, Гуйся; Ван, Сюй; Ян, Руируи; Чен, Баоруй (01.12.2011). «Влияние растительного покрова на накопление эоловой пыли в семиаридных степях северного Китая». CATENA. 87 (3): 351–356. Дои:10.1016 / j.catena.2011.07.002.
  12. ^ Orgiazzi, A .; Ballabio, C .; Panagos, P .; Jones, A .; Фернандес-Угальде, О. (2018). «LUCAS Soil, крупнейший расширяемый набор данных о почвах для Европы: обзор». Европейский журнал почвоведения. 69: 140–153. Дои:10.1111 / ejss.12499. ISSN  1365-2389.
  13. ^ Боррелли, Паскуале; Баллабио, Криштиану; Панагос, Панос; Монтанарелла, Лука (2014). «Подверженность ветровой эрозии европейских почв». Геодермия. 232-234: 471–478. Bibcode:2014 г., Геод. 232..471Б. Дои:10.1016 / j.geoderma.2014.06.008.
  14. ^ Боррелли, Паскуале; Панагос, Панос; Баллабио, Криштиану; Лугато, Эмануале; Вейнантс, Мелани; Монтанарелла, Лука (2016-05-01). «На пути к панъевропейской оценке подверженности земель ветровой эрозии». Деградация земель и развитие. 27 (4): 1093–1105. Дои:10.1002 / ldr.2318. ISSN  1099–145X.
  15. ^ Borrelli, P .; Lugato, E .; Montanarella, L .; Панагос, П. (2017-01-01). «Новая оценка потерь почвы из-за ветровой эрозии на сельскохозяйственных почвах Европы с использованием подхода количественного пространственно-распределенного моделирования». Деградация земель и развитие. 28 (1): 335–344. Дои:10.1002 / ldr.2588. ISSN  1099–145X.
  16. ^ Ли, Джунран; Окин, Григорий С .; Альварес, Лорелей; Эпштейн, Ховард (2007-08-08). «Количественное влияние растительного покрова на ветровую эрозию и потерю питательных веществ в почве на пустынных пастбищах на юге Нью-Мексико, США». Биогеохимия. 85 (3): 317–332. Дои:10.1007 / s10533-007-9142-у. ISSN  0168-2563. S2CID  93280562.
  17. ^ Ланкастер, Николас; Баас, Энди (1998-01-01). «Влияние растительного покрова на перенос песка ветром: полевые исследования на озере Оуэнс, Калифорния». Процессы земной поверхности и формы рельефа. 23 (1): 69–82. Bibcode:1998ESPL ... 23 ... 69L. Дои:10.1002 / (SICI) 1096-9837 (199801) 23: 1 <69 :: AID-ESP823> 3.0.CO; 2-G. ISSN  1096-9837.

внешние ссылки