Влияние природных сил на эволюцию пустынных ландшафтов

Формирование и миграция дюны

Возможно, наиболее узнаваемыми ветровыми особенностями пустыни являются дюны. Дюны развиваются там, где скорость ветра падает достаточно, чтобы отложить транспортируемый песок. Морфология дюны — будь то бархан (полумесяц в форме), линейный (длинный и прямой), звездный (с несколькими руками) или параболический (U-образный) — зависит от изменчивости направления ветра, песчаного снабжения и растительного покрова. Барханские дюны, например, формируются при однонаправленных режимах ветра и могут мигрировать вниз по ветру со скоростью несколько метров в год, иногда переполняя дороги, заборы и даже поселения.

Изучение динамики дюн имеет практическое значение. В Руб-эль-Хали (Пустой квартал) Аравийского полуострова миграция дюн угрожает инфраструктуре, а разведка нефти требует тщательного картирования подвижных песчаных тел. Аналогичным образом, в пустыне Гоби в Китае песчаные заборы и растительные барьеры используются для замедления посягательства дюн на сельскохозяйственные угодья. Исследования Геологической службы США продолжают совершенствовать прогнозные модели миграции дюн в изменяющихся климатических условиях.

Транспортировка пыли и глобальные последствия

Ветер не только перемещает песок, но и поднимает мелкие частицы пыли высоко в атмосферу, где они могут преодолевать тысячи километров. Сахарская пыль обычно пересекает Атлантический океан, удобряя почву тропических лесов Амазонки фосфором и другими питательными веществами. Этот перенос пыли представляет собой критическую связь между пустынными экосистемами и отдаленными биомами. Пыль также влияет на климат, воздействуя на солнечную радиацию и образование облаков. Потеря мелких частиц из пустынных почв через ветровую эрозию способствует долгосрочному огрублению поверхностных отложений, процесс, который может уменьшить способность земли удерживать влагу и поддерживать растительность.

Роль воды в засушливой среде

Хотя в среднем пустыни получают менее 250 миллиметров годовых осадков, вода остается мощным агентом изменения ландшафта. Ключевое отличие от влажных регионов заключается в эпизодическом, высокоинтенсивным характере осадков. Бури в пустыне часто доставляют большую долю годовых осадков в едином ливне, вызывая драматические геоморфические реакции.

Флэш-наводнения и разрыв канала

Нечастые, но интенсивные осадки порождают внезапные наводнения, которые превращают сухие ручьи — известные как ]wadis в бушующие потоки в течение нескольких минут. Высокая скорость этих паводковых вод в сочетании с отсутствием растительности для замедления потока приводит к быстрой эрозии и переносу осадков. Флэш-наводнения вырезают и изменяют каналы, подрезают берега и откладывают грубые осадки в веерообразных особенностях, называемых , альлювиальные вентиляторы , где каньоны открываются на дно долины.

Вентиляторы аллювиалов являются одними из самых динамичных форм рельефа в пустынных регионах. Они фиксируют повторяющиеся эпизоды наводнений и обломков, накапливающихся в течение геологического времени в отличительные конусообразные отложения. Взаимодействие между тектоническим подъемом (который кружит склоны) и флювиальным осаждением создает сложную стратиграфию, которую геологи используют для реконструкции прошлого климата и тектонической активности. В Долине Смерти, Калифорния, аллювиальные вентиляторы демонстрируют замечательную сохранность отдельных событий потока, что позволяет исследователям датировать недавние движения разломов.

Химическое выветривание и процессы растворения

Несмотря на нехватку воды, химическое выветривание действительно происходит в пустынях. роса, туман и редкие осадки обеспечивают достаточную влагу для растворения растворимых минералов в поверхности горных пород. Этот процесс создает пустынный лак — темное, богатое марганцем покрытие на открытых скальных гранях, которое образуется на протяжении веков или тысячелетий. Лак пустыни используется археологами для датировки петроглифов и наскального искусства, потому что лак повторно формируется над резными поверхностями с известной скоростью.

В пустынях, лежащих под известняком или другими карбонатными породами, растворение случайной дождевой водой приводит к образованию карстовых особенностей, таких как воронки, пещеры и исчезающие потоки. Пустыня Сахара содержит обширные карстовые системы, которые были активны в более влажные периоды в прошлом. Эти подземные пустоты могут катастрофически разрушаться при изменении поверхностных условий, создавая новые топографические особенности.

Подземные воды и ландшафтная эволюция

Подземные воды играют тонкую, но глубокую роль в эволюции пустынных ландшафтов. Там, где водный стол пересекает поверхность, источники и просачивает опоры оазисы и создают локализованные зоны эрозии и осаждения. В пустыне Намиб сброс грунтовых вод вдоль линий разломов вырезал глубокие ущелья и поддерживал леса Welwitschia mirabilis , древнего вида растений, не найденного больше нигде на Земле.

В более длительных временных рамках колебания в таблице воды из-за изменения климата или добычи человеком могут вызвать поверхностное оседание, изменяя структуры дренажа и ускоряя эрозию. Чрезмерное извлечение грунтовых вод для сельского хозяйства в пустынных регионах - как видно в Центральной долине Калифорнии и Аравийском полуострове - привело к погружению земли на несколько метров в некоторых районах, навсегда изменив ландшафт. Спутниковые данные НАСА теперь отслеживают эти модели оседания с точностью до миллиметрового масштаба, предоставляя важную информацию для управления водными ресурсами.

Температурные экстремумы и выветривание камней

В пустынях наблюдаются самые широкие колебания температуры в любой земной среде. Дневная температура поверхности может превышать 70 ° C в жарких пустынях, в то время как ночные температуры могут опускаться ниже нуля, особенно в пустынях с высоким уровнем или средней широтой. Эти экстремальные колебания приводят к набору физических процессов выветривания, которые со временем разрушают породы.

Инсоляция выветривания и тепловой стресс усталость

Повторяющийся нагрев и охлаждение поверхностей породы вызывает термический стресс. Минералы в породе расширяются с разной скоростью во время нагрева и сжимаются во время охлаждения, создавая внутренние штаммы, которые в конечном итоге вызывают образование и распространение трещин. В течение тысяч циклов этот процесс — известный как выветривание инсоляции — ослабляет породу и заставляет поверхностные слои отслаиваться в листах, явление, называемое отшелушивание или выветривание кожи-лука. Куполы отшелушивания являются заметными особенностями в гранитных ландшафтах пустыни Мохаве и пустыни Намиб.

Тепловой стресс действует не в одиночку. Он часто работает в сочетании с выветриванием соли, где растворенные соли кристаллизуются в порах породы и оказывают расширяющиеся силы, которые разрушают породу изнутри. Сочетание теплового цикла и кристаллизации соли особенно эффективно в производстве углового обломка породы или рег , который охватывает обширные районы Сахары и австралийских пустынь.

Заморозка и морозы, дрожащие

В холодных пустынях — таких как Гоби, Патагония и части Тибетского плато — доминирует действие «мороз-оттепель». Вода проникает в трещины в скале днем, замерзает ночью и расширяется, оказывая давление до нескольких мегапаскалей. Повторяющиеся циклы «мороз-оттепель» могут разбивать большие валуны на угловые фрагменты, создавая блочными полями и наклоны Талуса у основания скал. Холодная волна также сортирует осадки по размеру, производя узорчатые особенности грунта, такие как каменные полигоны и круги, которые напоминают те, которые найдены в регионах вечной мерзлоты. Холодные пустыни испытывают некоторые из самых эффективных физических выветриваний на Земле из-за высокой частоты событий «мороз-оттепели».

Отшелушивание и крупномасштабное освоение формы земли

В более широком масштабе удаление накладывающейся породы путем выветривания и эрозии позволяет лежащим в основе горным массам расширяться и трескаться параллельно поверхности. Этот процесс листовки или отшелушивания производит знаковые куполообразные инсельберги — изолированные скальные холмы, которые резко поднимаются с плоских равнин — которые характеризуют многие пустынные ландшафты. Улуру (Ayers Rock) в центральной Австралии и гора Сахарная Луфа в Бразилии являются классическими примерами, хотя Улуру представляет собой образование песчаника, а не гранита. Совместные системы, созданные отшелушивающим контролем потока воды и дифференциальной эрозии, придавая инсельбергам их отличительные округленные формы.