Команда учёных показала, как ползучесть и течение рек формируют ландшафты со временем

Новое исследование, проведенное в Университете Пенсильвании, выявило ранее неизвестный механизм переноса осадков в реках — медленную ползучесть частиц внутри русла даже при спокойном течении. Это открытие бросает вызов традиционным моделям, которые предполагают движение наносов только при высоком расходе воды и лишь на поверхности дна.

Открытие имеет ключевое значение для прогнозирования эрозии и эволюции ландшафтов. Традиционные физические модели часто не совпадают с полевыми наблюдениями, особенно в предсказании «порога движения» — расхода воды, необходимого для начала переноса наносов. Новый подход, объединяющий гидродинамику с физикой гранулированных материалов, может значительно улучшить точность таких прогнозов. Это важно как для фундаментальной геоморфологии, так и для прикладных задач, таких как проектирование инфраструктуры и оценка долгосрочных изменений рельефа.

«Любой, кому нужно предсказать, когда частицы на ландшафте придут в движение, например, когда и как произойдет эрозия, нуждается в лучших уравнениях», — говорит ведущий автор исследования, доцент Дуглас Джеролмак. Команда использовала специальную лабораторную установку — «идеализированную лабораторную реку» — чтобы отслеживать движение отдельных частиц. Эксперименты показали три одновременных типа переноса: быстрый поток в толще воды, медленный слой у дна и, что самое важное, чрезвычайно медленную ползучесть внутри самого русла, вызванную перестройкой гранулированной структуры. Это означает, что «порог движения» может не существовать как таковой — движение замедляется, но не прекращается полностью.