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Les variations régionales d'érosion et d'altération représentent certains des processus les plus fondamentaux qui façonnent la surface de la Terre.Ces forces dynamiques fonctionnent différemment à travers le monde, influencées par une interaction complexe entre le climat, la géologie, la topographie, la végétation et l'activité humaine.

L'altération des roches, des sols et des minéraux par contact avec l'eau, les gaz atmosphériques, la lumière du soleil et les organismes biologiques, qui se produisent in situ avec peu ou pas de mouvement, la distingue de l'érosion qui implique le transport des roches et des minéraux par des agents tels que l'eau, la glace, la neige, le vent, les vagues et la gravité.

Comprendre l'érosion et l'altération : concepts fondamentaux

Avant d'explorer les variations régionales, il est important de comprendre la distinction entre l'altération et l'érosion, ainsi que les différents types de chaque processus. L'érosion est distincte de l'altération qui ne comporte aucun mouvement.

Types d'altération

Les processus d'altération sont physiques ou chimiques, les premiers impliquant la dégradation des roches et des sols par des effets mécaniques tels que la chaleur, l'eau, la glace et le vent, tandis que les seconds couvrent les réactions à l'eau, les gaz atmosphériques et les produits chimiques biologiques avec des roches et des sols.

Hébidité physique

L'altération physique, aussi appelée altération mécanique ou désagrégation, est la classe de processus qui provoque la désintégration des roches sans changement chimique, impliquant la décomposition des roches en petits fragments par des processus tels que l'expansion et la contraction, principalement en raison de changements de température.

L'érosion par le gel est particulièrement efficace dans les climats froids. L'eau s'infiltre dans les fissures des roches, gèle et s'étend, puis dégele, affaiblissant la structure rocheuse au fil du temps.

Hébidité chimique

L'altération chimique se produit lorsque l'eau, l'oxygène, le dioxyde de carbone et d'autres substances chimiques réagissent avec la roche pour changer sa composition, convertissant certains minéraux primaires originaux dans la roche en minéraux secondaires, en éliminant d'autres substances comme solutés, et en laissant les minéraux les plus stables comme résistant chimiquement inchangé, en changeant efficacement l'ensemble original de minéraux dans la roche en un nouvel ensemble de minéraux qui est en plus près de l'équilibre avec les conditions de surface.

En général, le degré d'altération chimique est le plus important dans les climats chauds et humides et le moins dans les climats froids et secs. Cette relation fondamentale explique bon nombre des variations régionales observées dans le monde. Les processus d'altération chimique comprennent l'hydrolyse, l'oxydation, la carbonation et la dissolution, chacun jouant des rôles différents selon les conditions environnementales locales.

Types d'érosion

L'enlèvement de roches ou de sols sous forme de sédiments clastiques est appelé érosion physique ou mécanique, contrairement à l'érosion chimique où le sol ou le matériel rocheux est retiré d'une zone par dissolution, où les sédiments ou les solutés érodés sont transportés à quelques millimètres ou pendant des milliers de kilomètres par des agents, y compris les précipitations, l'usure des roches dans les rivières, l'érosion côtière par la mer et les vagues, la pluviométrie glaciaire, l'abrasion et l'affouillement, les inondations arénales, l'abrasion des vents, les processus d'eau souterraine et les mouvements de masse dans des paysages abrupts comme les glissements de terrain et les flux de débris.

L'érosion de l'eau domine dans les zones humides, l'érosion éolienne prévaut dans les régions arides, l'érosion glaciaire forme des paysages polaires et de haute altitude, et l'érosion côtière transforme les rives du monde entier.

Facteurs principaux Contrôle des variations régionales

Les scientifiques ont analysé la vitesse à laquelle les roches sont météorologiques et ont constaté que les facteurs importants sont le type de roche, la teneur en minéraux, la quantité d'humidité présente, les conditions de température, les conditions topographiques et la quantité d'activité végétale et animale. Comprendre comment ces facteurs interagissent aide à expliquer les paysages distinctifs trouvés dans différentes parties du monde.

Climat : la variable principale

Les conditions climatiques influent fortement sur les conditions météorologiques et sont contrôlées par la quantité de précipitations et de températures dans la région, les conditions chimiques étant plus actives avec l'augmentation de la température et des précipitations. Le climat est le principal contrôle des conditions météorologiques et d'érosion à l'échelle mondiale, déterminant non seulement les types de processus qui dominent, mais aussi leurs taux et leur intensité.

Effets de température

Les températures plus chaudes peuvent accélérer l'altération chimique, où l'eau réagit avec les minéraux, les dissout et les modifie. Les réactions chimiques, en particulier la formation de minéraux argileux, et les réactions biochimiques se produisent plus rapidement dans des conditions chaudes, et la croissance des plantes est améliorée dans des climats chauds.

La température est l'un des principaux facteurs de contrôle de la dégradation des roches par ses effets mécaniques et chimiques. Les cycles de gel-dégel dans les climats froids peuvent être particulièrement destructeurs, tandis que les variations quotidiennes de température dans les déserts provoquent une expansion thermique et une contraction qui se brise progressivement les roches.

Modèles de précipitation

La quantité et l'intensité des précipitations sont le principal facteur climatique qui régit l'érosion du sol par l'eau, et la relation est particulièrement forte si de fortes précipitations surviennent à des moments où, ou à des endroits où, la surface du sol n'est pas bien protégée par la végétation.

Les précipitations se traduisent par des conditions mécaniques et chimiques, avec un taux d'altération minimale pour le climat froid et sec et vice versa. Les régions où les précipitations sont élevées connaissent une érosion et une érosion accélérées, tandis que les régions arides voient ces processus se dérouler beaucoup plus lentement, bien que différents mécanismes puissent dominer.

Zones climatiques et modèles météorologiques

Les zones climatiques forment des modèles d'altération des conditions climatiques avec des régions tropicales qui subissent des conditions chimiques, des régions arides qui subissent des conditions physiques et des régions polaires qui gèlent et qui gèlent.

Géologie et type de roche

La géologie sous-jacente d'une région influence profondément la susceptibilité et les patrons d'érosion qui s'y rattachent. Un type de roche peut être très résistant à l'altération dans un climat et assez peu résistant dans un autre, avec par exemple le calcaire formant El Capitan, le plus haut sommet de la région désertique du sud-ouest du Texas, tout en sous-jacent les vallées les plus basses du climat humide des Appalaches.

Composition minérale

Certains minéraux, comme le quartz, sont pratiquement inaltérés par les intempéries chimiques, tandis que d'autres, comme le feldspath, sont facilement altérés. La composition minérale des roches détermine leur résistance aux intempéries. La roche basaltique est plus facilement altérée que la roche granitique en raison de sa formation à des températures plus élevées et dans des conditions plus sèches, avec la taille fine du grain et la présence de verre volcanique qui s'empressent également de se prémunir, en se altérant rapidement aux minéraux argileux, aux hydroxydes d'aluminium et aux oxydes de fer enrichis de titane dans les zones tropicales.

Structure de la roue et perméabilité

La porosité et la perméabilité contrôlent la pénétration de l'eau qui affecte les taux d'altération chimique, tandis que les fractures et les articulations permettent de pénétrer dans l'eau et l'air en augmentant la surface globale.

Topographie et pente

La forme de la surface du sol influe de façon significative sur les taux et les patrons d'érosion. En général, l'érosion physique est la plus rapide sur les surfaces en pente raide, et les taux peuvent aussi être sensibles à certaines propriétés contrôlées par le climat, y compris les quantités d'eau fournies.

La topographie influence les patrons d'érosion avec des pentes plus raides favorisant une érosion plus rapide. Le sol tend à s'éroder plus rapidement sur des pentes raides, de sorte que les couches de sol dans ces régions peuvent être plus minces que dans les plaines inondables, où il tend à s'accumuler.

Bien que le climat exerce un contrôle important sur les processus d'altération des minéraux et de formation des sols, l'effet combiné de la végétation et de la topographie peut influer sur la vitesse et l'étendue de l'altération chimique à l'échelle du versant des collines.

Couverture végétative

Les zones à végétation clairsemée, souvent due à des climats rigoureux comme les déserts et la toundra, sont beaucoup plus vulnérables à l'érosion que les régions à végétation dense comme les forêts, les racines des plantes liant le sol et les canopées interceptant les précipitations et réduisant la vitesse du vent à la surface.

La végétation sert d'interface entre l'atmosphère et le sol, augmentant la perméabilité du sol à l'eau de pluie, ce qui diminue le ruissellement. Cette fonction protectrice signifie que les régions à végétation dense connaissent généralement des taux d'érosion plus faibles que les zones peu végétales, même si d'autres facteurs comme les précipitations ou la pente pourraient en suggérer d'autres.

L'activité biologique accélère l'altération par la croissance des racines et l'action microbienne sur les roches, la végétation favorisant l'altération par la pénétration des racines créant de nouvelles fractures. Les racines des plantes peuvent se décomposer physiquement les roches, tandis que les acides organiques de la matière végétale en décomposition favorisent l'altération chimique.

Variations régionales dans les zones climatiques

Les différentes zones climatiques du monde présentent des caractéristiques particulières de l'érosion et de l'érosion, qui permettent de mieux comprendre l'évolution du paysage, la formation des sols et les défis de gestion de l'environnement propres à chaque zone.

Régions tropicales: la domination chimique

Les régions tropicales connaissent certaines des conditions météorologiques les plus intenses de la Terre. La combinaison de températures élevées, de précipitations abondantes et de végétation luxuriante crée des conditions idéales pour une météo chimique rapide.

L'aménagement du sol dans les tropiques

Dans un climat chaud où domine l'altération chimique, les sols ont tendance à être plus riches en argile. L'équilibre est rarement atteint, car l'altération est un processus lent, et le lessivage emporte les solutés produits par les réactions d'altération avant qu'ils puissent s'accumuler à des niveaux d'équilibre, ce qui est particulièrement vrai dans les environnements tropicaux.

Dans les tropiques, la susceptibilité des roches aux intempéries chimiques est une source essentielle de diversité géomorphique, notamment dans la dénudation de terrains géologiquement stables, avec des manteaux épais de régolith résultant de l'altération physique, chimique et biologique accélérée dans les climats tropicaux et subtropical humides. Ces profils épais d'altération peuvent s'étendre de plusieurs mètres sous la surface, représentant des milliers à des millions d'années d'altération.

Procédés d'altération des conditions atmosphériques

Les conditions physico-chimiques sont généralement plus agressives envers les composants minéraux dans les parties supérieures d'un profil, principalement en raison de la présence de composés biochimiques qui facilitent l'altération par l'action d'acides solubles dans l'eau produite soit directement par des micro-organismes, soit par la décomposition de la matière organique, et favorisent également la lixiviation des composants libérés lors de l'altération par la formation de complexes solubles.

Malgré des taux d'altération élevés, les sols tropicaux peuvent être pauvres en éléments nutritifs. Les sols oxisols ou latérites sont des sols pauvres en éléments nutritifs que l'on trouve dans les régions tropicales, et bien que mal adaptés aux cultures, les oxysols abritent la plupart des minerais d'aluminium exploitables au monde (bauxite).

Régions arides et semi-arides : érosion éolienne et altération physique

Les régions désertiques et semi-arides présentent un contraste frappant avec les milieux tropicaux. L'humidité limitée limite les conditions chimiques, tandis que les processus physiques et l'érosion éolienne dominent l'évolution du paysage.

Météo dans les milieux arides

Les taux de production observés dans les pentes de collines aux tondeuses granitoïdes varient d'environ 7 à 290 t km−2 ans −1 et sont les plus faibles dans le nord peu végétalisé et aride et les plus élevés dans le cadre méditerranéen, avec des taux d'altération chimique calculés allant de zéro dans le nord aride à un maximum de 211 t km−2 ans −1 dans la zone méditerranéenne, ce qui démontre la réduction spectaculaire des taux d'altération dans les régions arides.

Les taux d'érosion physique sont les plus faibles dans la zone aride à environ 11 t- 2 ans-1 et les plus élevés dans la zone climatique méditerranéenne à environ 91 t- 2 ans-1. La végétation clairsemée des régions arides les rend particulièrement vulnérables à l'érosion lorsque les précipitations se produisent, malgré les faibles taux d'érosion globaux.

Procédés d'érosion par vent

L'érosion éolienne est la plus importante dans les climats arides et semi-arides où la végétation est minimale et les sols sont secs et lâches. L'érosion éolienne nécessite des vents forts, en particulier en période de sécheresse lorsque la végétation est clairsemée et que le sol est sec et est donc plus érodé.

L'érosion éolienne repose sur l'action abrasive des grains de sable transportés par le vent et sur la puissance de levage des tourbillons, qui sont capables d'entraîner des particules de sol plus fines. Ce processus crée des formes de terre désertique distinctives, y compris des dunes de sable, des creux de déflation et des ventifacts (roches abrasées par le vent).

Caractéristiques du sol dans les régions arides

Trop peu d'eau dans les déserts et les semi-déserts limite le transport chimique vers le bas, et cela signifie aussi que les sels et les ions carbonates dissous dans les eaux souterraines en hausse peuvent précipiter et s'accumuler dans les sédiments, entravant l'activité organique. L'aridisol se forme dans les climats secs et peut développer des couches de calcite durcie appelées caliche, qui se forment à partir du mouvement descendant ou dans certains cas vers le haut des ions calcium et des précipitations de calcite dans le sol, et quand bien développé, caliche cimente le matériau environnant ensemble pour former une couche qui a la consistance du béton.

Régions tempérées : processus d'altération équilibrée

Les régions tempérées subissent une érosion et une érosion modérées, les processus physiques et chimiques jouant un rôle important. Le sol se forme le plus facilement dans des conditions tempérées à tropicales et des précipitations modérées.

Les taux d'altération chimique sont modérés dans les zones humides semi-arides et tempérées, à environ 20 à 50 t de km à 2 ans1. Ce taux d'altération modérée, combiné à des précipitations adéquates mais non excessives, crée des conditions favorables au développement des sols et à la productivité agricole.

Les régions tempérées connaissent souvent des variations saisonnières qui influent sur l'érosion et l'altération de l'air. Les cycles de gel-dégel en hiver, l'augmentation de l'activité biologique en été et les précipitations variables tout au long de l'année créent des environnements météorologiques dynamiques. L'érosion de l'eau domine dans la plupart des régions tempérées, le ruissellement et l'érosion en Europe occidentale résultant d'une intensité relativement faible de précipitations stratiformes tombant sur des sols préalablement saturés, où la quantité de pluie plutôt que l'intensité sont le principal facteur déterminant la gravité de l'érosion du sol par l'eau.

Régions polaires et alpines : domination gelée

Les conditions météorologiques physiques sont généralement beaucoup moins importantes que les conditions chimiques, mais peuvent être importantes dans les environnements subarctiques ou alpins. Dans ces régions, les conditions météorologiques physiques deviennent la principale force de formation du paysage.

Hébidité de gel-dégel

Dans les terres humides, l'altération est contrôlée par des cycles de gel-dégel, tandis que les cycles de séchage sont les principaux moteurs de l'altération dans les terres sèches, la quantité de pluie étant le principal moteur de la génération de ruissellement. L'expansion de l'eau lors du gel exerce une pression énorme sur la roche, capable de briser les types de roches même résistants.

Érosion glastique

Les glaciers représentent l'une des forces érosives les plus puissantes de la Terre. Les agents essentiels de l'érosion qui ont pour effet d'éliminer les produits de l'altération comprennent l'eau dans les cours d'eau, la glace dans les glaciers et les vagues sur les côtes.

Même dans des conditions idéales, le sol prend des milliers d'années pour se développer, et presque tout le sud du Canada est encore glacié jusqu'à 14 ka, la plupart des parties centrales et septentrionales étant encore glaciées à 12 ka, et les glaciers dominent encore le centre et le nord du Canada jusqu'à environ 10 ka, ce qui signifie que les conditions n'étaient pas idéales pour le développement des sols, même dans les régions méridionales, par conséquent les sols du Canada, et surtout dans le centre et le nord du Canada, sont relativement jeunes et peu développés.

Régions méditerranéennes: Contraste saisonnier

Les régions climatiques méditerranéennes connaissent des modèles saisonniers distincts avec des hivers humides et des étés secs, ce qui crée une dynamique unique de l'érosion et de l'érosion. Les taux d'érosion physique sont les plus élevés dans la zone climatique méditerranéenne à environ 91 t-2 ans-1.

Les cycles saisonniers de mouillage et de séchage caractéristiques des climats méditerranéens créent des motifs d'altération distinctives. Le nombre de cycles de mouillage-séchage a une influence significative sur la décomposition des roches.

Régions côtières : action des vagues et hydratant le sel

Les milieux côtiers connaissent des processus d'érosion et d'altération uniques, qui sont motivés par l'action des vagues, les fluctuations des marées et l'altération des sels. L'altération chimique est encouragée sur les côtes rocheuses par une immersion et une exposition alternées dans la zone intertidale et par des pulvérisations et des éclaboussures dans la zone supratidale, les zones côtières fournissant l'eau nécessaire pour les réactions chimiques et le ruissellement pour éliminer les produits solubles, et l'altération chimique réduisant la dureté des roches, particulièrement le long des discontinuités, ce qui facilite l'exploitation des carrières de vagues et, dans les climats chauds et humides, où la chute des falaises peut en grande partie résulter de l'élimination de matériaux à grain fin et soumis à des conditions météorologiques par des vagues assez faibles.

L'altération des sels joue un rôle particulièrement important dans les milieux côtiers. La cristallisation et la dissolution répétées des sels dans les pores de roche créent des contraintes qui peuvent briser les roches même résistantes. Ce processus, combiné à l'action des vagues et à l'altération chimique, fait des régions côtières un des environnements d'érosion les plus dynamiques de la Terre.

Régions montagneuses: élévation et érosion

Les régions montagneuses présentent des cas particuliers où l'altitude crée des variations spectaculaires dans l'altération et l'érosion sur de courtes distances.

La fonte des neiges contribue également à l'érosion, surtout dans les régions montagneuses, car de grands volumes d'eau sont rejetés en une période relativement courte.

Les processus de gaspillage de masse, y compris les glissements de terrain, les chutes de roches et les écoulements de débris, jouent un rôle majeur dans l'érosion des montagnes.Sur les parois rocheuses abruptes du sommet de la falaise, les fragments de roches ont été brisés par un enchevêtrement de glace, puis enlevés par la gravité, qui est une forme de gaspillage de masse.

L'interaction entre la topographie et le climat dans les montagnes crée des conditions météorologiques complexes. Bien que le climat exerce un contrôle important sur les processus d'altération des minéraux et de formation du sol, l'effet combiné de la végétation et de la topographie peut influer sur la vitesse et l'étendue de l'altération chimique à l'échelle du versant des collines, avec des conditions spatiales dans les contraintes volumétriques et l'altération du sol associées aux gradients topographiques et aux conditions de végétation.

Formation des sols et caractéristiques régionales

Le sol représente l'aboutissement des processus d'érosion et fournit des preuves tangibles des variations régionales de ces processus. L'interaction entre l'érosion et l'érosion est importante, avec l'érosion des matériaux de préparation à l'érosion qui les réarrangent à travers les paysages, à la fois les processus influencés par des facteurs tels que le climat, le type de roche et l'activité biologique, avec l'altération contribuant à la formation du sol qui est crucial pour l'agriculture, tandis que l'érosion peut conduire à des changements du paysage tels que la formation de vallées et de plages.

Composition et texture du sol

Le sol est un mélange complexe de minéraux à environ 45 %, de matières organiques à environ 5 % et d'espace vide à environ 50 % rempli à des degrés divers avec l'air et l'eau, avec la teneur en minéraux des sols variable mais dominée par les minéraux argileux et le quartz, ainsi que de petites quantités de feldspath et de petits fragments de roche.

Les types d'altérations qui se produisent dans une région ont une influence significative sur la composition et la texture du sol, les sols dans des climats chauds où l'altération chimique domine tendent à être plus abondants en argile.

Horizons et développement du profil des sols

Le processus de formation du sol implique généralement le mouvement descendant de l'argile, de l'eau et des ions dissous, et un résultat commun de cela est le développement de couches chimiquement et texturalement différentes appelées horizons du sol. Le développement et les caractéristiques de ces horizons varient considérablement selon la région, reflétant les différences dans le climat, le matériau parent et les processus d'altération.

Dans les climats tempérés, les profils bien développés des sols comprennent généralement des horizons distincts. Dans les climats tempérés, les horizons communs des sols qui se développent comprennent l'horizon E comme la couche éluvée (lâchée) d'où une partie de l'argile et du fer ont été enlevés pour créer une couche pâle qui peut être plus sableuse que les autres couches, l'horizon B où s'accumulent l'argile, le fer et d'autres éléments du sol surjacent, et l'horizon C contenant des fragments de roche brisés.

Types de sols régionaux

Différentes régions développent des types de sol caractéristiques reflétant leurs combinaisons uniques de climat, de matière mère, de topographie et de végétation. La nature du sol, qui en signifie les caractéristiques, est déterminée principalement par cinq composantes : la minéralogie du matériel parent, la topographie, l'altération, le climat et les organismes qui habitent le sol.

La température et les précipitations, deux agents météorologiques majeurs, dépendent du climat. Cette dépendance climatique crée des schémas prévisibles dans la distribution des sols à l'échelle mondiale, avec des climats similaires produisant des types de sols similaires même sur différents continents.

Les andisols proviennent de dépôts de cendres volcaniques, tandis que les alfisols contiennent des minéraux argileux silicates, et ces deux ordres de sol sont productifs pour l'agriculture en raison de leur forte teneur en nutriments minéraux.

Impact humain sur les modèles d'érosion et d'altération de la région

L'érosion de l'eau et du vent sont les deux principales causes de la dégradation des terres, qui, combinée à environ 84 % de l'étendue mondiale des terres dégradées, fait de l'érosion excessive l'un des problèmes environnementaux les plus importants au monde, avec l'agriculture intensive, la déforestation, les routes, les changements climatiques anthropiques et l'étalement urbain parmi les activités humaines les plus importantes.

Impacts agricoles

L'agriculture représente l'une des modifications humaines les plus répandues de la surface de la Terre, avec des impacts profonds sur les taux d'érosion. Sur les sites agricoles des Appalaches, les pratiques agricoles intensives ont provoqué l'érosion jusqu'à 100 fois le taux naturel d'érosion dans la région.

L'érosion de l'eau est accentuée sur les surfaces inclinées parce que l'eau à écoulement rapide a une puissance d'érosion plus grande que l'eau morte, avec des gouttes de pluie qui désagrègent les particules de sol exposées, mettant le matériau plus fin comme les argiles en suspension dans l'eau, tandis que le lavage à la tôle, l'écoulement non canalisé à travers une surface transporte le matériau suspendu loin, et les canaux s'érodent à travers la couche du sol, enlevant le matériau fin et le matériau grossier.

Le Dust Bowl des années 1930 est un exemple frappant d'impacts agricoles sur l'érosion.Dans les années 1930, un secteur connu sous le nom de Dust Bowl s'est développé dans la région des Grandes Plaines des États-Unis, où une sécheresse prolongée et des pratiques agricoles peu judicieuses ont entraîné de graves tempêtes de poussière qui ont fait exploser de précieux sols de surface, abaissant le niveau du sol de près d'un mètre à certains endroits.

Les sols des Prairies et les plantes indigènes étaient bien adaptés à un climat relativement sec, mais avec l'encouragement du gouvernement, les colons ont déménagé pour abriter la région, labourant de vastes zones de prairie en longues rangées droites et en plantant des grains, brisant le profil stable du sol et détruisant les graminées naturelles et les plantes qui avaient de longues racines qui ancêtrent les couches du sol, les grains qu'ils ont plantés ayant des systèmes racinaires plus clairs et étant labourés chaque année, ce qui a rendu le sol sujet à l'érosion, et les sillons labourés alignés en rangées droites qui ont cours en descente, ce qui a favorisé l'érosion et la perte de terre, alors que le climat local n'a pas produit suffisamment de précipitations pour soutenir les cultures céréalières non indigènes, de sorte que les agriculteurs ont foré des puits et des eaux surpulpées des aquifères souterrains, et les cultures céréalières ont échoué en raison du manque d'eau, laissant le sol nu qui a été dépouillé du sol par les vents des Prairies.

Déboisement et élimination de la végétation

Comme tous les matériaux géologiques, le sol est soumis à l'érosion, bien que dans des conditions naturelles sur des pentes douces, le taux de formation du sol soit équilibre ou dépasse le taux d'érosion, mais les pratiques humaines, en particulier celles liées à la foresterie et à l'agriculture, ont considérablement perturbé cet équilibre, les sols étant maintenus en place par la végétation, et lorsque la végétation est enlevée, soit par la coupe d'arbres, soit par la récolte courante des cultures et par le travail du sol, cette protection est temporairement ou définitivement perdue.

L'érosion éolienne est exacerbée par l'enlèvement des arbres qui agissent comme brise-vent et par les pratiques agricoles qui laissent le sol nu exposé, ce qui est particulièrement grave dans les régions naturellement sujettes à l'érosion éolienne, comme les zones semi-arides où la couverture végétale est déjà limitée.

Construction et urbanisation

L'élimination de la végétation et du sol pendant la construction expose la terre nue à l'érosion. Le compactage du sol réduit l'infiltration, augmente le potentiel de ruissellement et d'érosion. Des surfaces imperméables comme les routes et les bâtiments concentrent le flux d'eau, créant des problèmes d'érosion en aval.

Les activités humaines peuvent exacerber l'érosion, ce qui entraîne des problèmes comme la dégradation des sols et l'augmentation des inondations. Le développement urbain augmente souvent le volume et la vitesse du ruissellement, accélère l'érosion des cours d'eau récepteurs et des rivières, ce qui peut entraîner une incision des canaux, une érosion des berges et une augmentation des charges sédimentaires qui ont des répercussions sur les écosystèmes aquatiques.

Conséquences de l'érosion accélérée

L'érosion excessive ou accélérée cause des problèmes sur place et hors site, avec des effets sur place, notamment une diminution de la productivité agricole et un effondrement écologique sur les paysages naturels, à la fois en raison de la perte des couches supérieures riches en nutriments et, dans certains cas, en raison de la désertification, tandis que les effets hors site comprennent la sédimentation des voies navigables et l'eutrophisation des masses d'eau, ainsi que les dommages causés aux routes et aux maisons par les sédiments.

La perte de terre a un impact critique sur l'environnement. La formation du sol est un processus extrêmement lent, tandis que l'érosion peut rapidement éliminer le sol. La formation du sol nécessite entre 100 et 1 000 ans, un bref intervalle de temps géologique.

Changement climatique et futurs modèles d'érosion

Les changements climatiques modifient les modèles d'érosion et d'érosion à l'échelle mondiale, ce qui a des répercussions importantes sur les paysages, les écosystèmes et les sociétés humaines.

Le changement climatique a des répercussions sur ces processus exogènes et il atteint un équilibre avec des boucles de rétroaction présentes dans les milieux naturels établis sur une longue période, avec des changements de variabilité climatique affectant la présence de processus d'altération et souvent étant naturels, mais entraînant une augmentation de la probabilité de nombreux événements météorologiques extrêmes.

Changements prévus des taux d'érosion

Selon les projections relatives aux changements climatiques, l'érosivité augmentera de façon significative en Europe et l'érosion des sols pourrait augmenter de 13 à 22 % d'ici 2050, et à Taïwan, où la fréquence des typhons a augmenté de façon significative au XXIe siècle, un lien fort a été établi entre l'augmentation de la fréquence des tempêtes et l'augmentation de la charge sédimentaire dans les rivières et les réservoirs, soulignant les impacts que les changements climatiques peuvent avoir sur l'érosion.

Les changements dans les tendances des précipitations sont le principal facteur de changement des taux d'érosion. Les précipitations plus intenses, même si les précipitations annuelles totales demeurent semblables, peuvent augmenter considérablement l'érosion. L'intensité et la fréquence des précipitations, dictées par le climat, sont les principaux facteurs d'érosion de l'eau, qui façonnent les paysages par l'érosion des feuilles, du ronflement et du ravin.

Vulnérabilité régionale

Les régions qui connaissent déjà des taux d'érosion élevés peuvent voir leur taux d'accélération s'accélérer davantage, tandis que les zones à couvert végétal marginal peuvent franchir des seuils de désertification, tandis que les régions à pergélisol sont confrontées à des défis uniques, car le dégel expose les matières précédemment gelées à l'érosion et à l'érosion.

Les variations climatiques sur la température peuvent modifier les processus d'altération et, de cette façon, les processus hydrogéomorphologiques conditionnés dans les zones de badland, et ces changements devraient être pris en compte pour les incidences directes et indirectes sur la dynamique des badlands.

Mécanismes de rétroaction

L'érosion dans les paysages en évolution peut être modulée par l'altération chimique, avec des impulsions d'érosion accélérée réduisant le temps de séjour des matériaux de pente de collines, augmentant ainsi leur vitesse d'altération chimique, ce qui accélère le signal d'incision, bien que bon nombre des relations constitutives nécessaires pour résoudre ces équations soient encore absentes, et des études quantifiant ces relations sont nécessaires avant de pouvoir comprendre pleinement comment l'altération chimique influence la forme de pente de collines et la nature des réactions entre l'altération chimique et l'évolution du paysage.

L'altération chimique elle-même joue un rôle dans le cycle mondial du carbone, consommant du CO2 atmosphérique. Les changements dans les taux d'altération dus aux changements climatiques pourraient donc créer des rétroactions qui affectent les concentrations de gaz à effet de serre atmosphériques, bien que l'ampleur et la direction de ces rétroactions demeurent des domaines de recherche actifs.

Stratégies de conservation et de gestion

Il est essentiel de comprendre les variations régionales en matière d'érosion et de phénomènes météorologiques pour élaborer des stratégies efficaces de conservation et de gestion des terres, et de comprendre ces processus pour gérer les ressources naturelles et atténuer les effets environnementaux.

Pratiques de conservation des sols

Dans les zones agricoles, des pratiques telles que le labourage par contour, le terraçage, la culture de couverture et la réduction du travail du sol peuvent réduire considérablement l'érosion. Le terraçage agricole, comme le fait la culture inca des Andes, contribue à réduire l'érosion et à promouvoir la formation des sols, ce qui permet de meilleures pratiques agricoles.

Dans les régions sujettes à l'érosion éolienne, les brise-vent et les brise-vent assurent la protection. Dans les régions où les précipitations sont élevées, le maintien du couvert forestier sur des pentes abruptes empêche l'érosion catastrophique et les glissements de terrain.

Remise en état des terres dégradées

De nombreuses régions du monde sont confrontées au défi de restaurer les terres dégradées par une érosion excessive. Les stratégies de restauration doivent tenir compte du climat régional, du type de sol et des processus d'érosion. Dans certains cas, des structures physiques telles que des barrages de contrôle ou des terrasses peuvent être nécessaires pour stabiliser les pentes et réduire les taux d'érosion.

Dans les régions où les taux d'altération sont lents, la récupération du sol peut prendre des siècles, mettant l'accent sur l'importance de la prévention plutôt que sur l'assainissement.

Suivi et évaluation

La surveillance régulière des taux d'érosion, de l'état des sols et des changements du paysage fournit des renseignements essentiels pour la gestion adaptative. Les technologies de télédétection, combinées à des mesures sur le terrain, permettent de suivre les tendances d'érosion dans de grandes régions.

La comparaison des résultats chiliens avec les données mondiales publiées recueillies sur les pentes de collines sous-jacentes par les lithologies granitoïdes documente des tendances similaires dans la production des sols, l'altération chimique et les taux de dénudation totaux pour des précipitations annuelles moyennes variables et des quantités de couverture végétale.

Les frontières de la recherche et les lacunes dans les connaissances

Malgré les progrès importants réalisés dans la compréhension de l'érosion et de l'érosion, il subsiste d'importantes lacunes dans les connaissances. L'altération du substrat rocheux pour produire du régolith est essentielle pour maintenir la vie sur Terre et les cycles biogéochimiques mondiaux, avec le rythme de ce processus influencé non seulement par la tectonique, mais aussi par le climat et le biote.

Taux d'altération quantifiables

De nombreuses observations ont été faites sur la rapidité avec laquelle les conditions météorologiques se produisent, avec l'éruption du mont Sainte-Hélène dans l'État de Washington le 18 mai 1980, fournissant un laboratoire naturel pour une telle étude, où, pendant l'éruption, de grandes quantités de cendres volcaniques ont été jetées dans l'air et déposées à des profondeurs de plusieurs mètres près du volcan, et les scientifiques ont soigneusement analysé les changements qui se produisent dans les cendres en raison de l'altération mécanique et chimique et de la vitesse à laquelle ces cendres sont converties en sol productif pour la croissance de la végétation.

Ces expériences naturelles, combinées à des études de surveillance à long terme, aident à quantifier les taux d'altération dans différentes conditions. Les scientifiques étudient également la vitesse à laquelle les pierres tombales et les monuments historiques de l'âge connu sont attaqués par l'altération, avec l'altération des pierres tombales de marbre dans des climats humides dans une vie unique de plusieurs millimètres.

Comprendre les interactions entre les processus

La faible température, l'intensité des précipitations et les pluies acides qui contribuent à l'augmentation des ions hydrogènes nécessaires aux échanges de cations, le type de roche avec des minéraux plus solubles, favorisent tous l'altération chimique et l'influence des facteurs climatiques et lithologiques sur l'altération chimique diminue dans l'ordre suivant : composition minérale, intensité des précipitations, température, acidité des précipitations.

La vitesse et l'étendue de l'altération chimique sont influencées par les effets combinés du climat, du matériau de base, de la topographie et de la végétation, et, en fin de compte, déterminent la composition minérale et les rapports d'éléments du matériau du sol, bien que la compréhension de la variation spatiale et temporelle des taux d'altération chimique repose non seulement sur la connaissance des contrôles environnementaux, mais aussi de leurs interactions, tandis que l'importance relative des différents contrôles peut varier selon la propriété biogéochimique d'intérêt, le climat exerçant un contrôle majeur sur l'altération chimique et les processus de formation du sol.

Modéliser les changements futurs

La prévision de la façon dont les modèles d'érosion et d'altération changeront dans les scénarios climatiques futurs nécessite des modèles sophistiqués intégrant de multiples processus d'interaction.La fluctuation des modèles et du taux d'altération entraîne des changements saisonniers plus élevés et des conditions chimiques intenses dans des conditions favorables.

Pour améliorer ces modèles, il faut mieux comprendre les processus fondamentaux, obtenir des données de surveillance plus complètes et intégrer les données à l'échelle spatiale et temporelle, ce qui nous permettra de mieux prévoir l'évolution du paysage et d'élaborer des stratégies de gestion efficaces pour un monde en évolution.

Conclusion

Les variations régionales d'érosion et d'altération reflètent l'interaction complexe entre le climat, la géologie, la topographie, la végétation et l'activité humaine à la surface de la Terre. Les matériaux laissés après la rupture de la roche se combinent avec les matériaux organiques pour créer du sol, avec de nombreuses formes terrestres et paysages de la Terre résultant de l'altération, de l'érosion et de la repositionnement, et de l'altération d'une partie cruciale du cycle de la roche, avec la roche sédimentaire, le produit de la roche altérée, couvrant 66 % des continents de la Terre et une grande partie du fond océanique.

De l'intensément altération chimique des forêts tropicales aux paysages de régions polaires dominés par le gel, des déserts sculptés par le vent aux côtes battues par les vagues, chaque région présente des caractéristiques particulières d'altération et d'érosion.

Les activités humaines ont considérablement accéléré l'érosion dans de nombreuses régions, ce qui crée des défis urgents pour la gestion durable des terres.

La recherche, la surveillance et l'application de pratiques de conservation propres à la région seront essentielles pour maintenir les ressources en sols, protéger les écosystèmes et soutenir les sociétés humaines dans les décennies à venir.

Pour plus d'information sur des sujets connexes, visitez le Programme de recherche et développement sur le climat de la Commission géologique des États-Unis, le Portail des sols de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture, le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat[, la section Recherche sur les conditions météorologiques[ et ScienceDirect Erosion Topics.