Een geofysicus van de Universiteit van Texas in Austin heeft de krachten gebundeld met wiskundigen van de Universiteit van Texas in Dallas en de Universiteit van British Columbia om voor het eerst wiskundig te beschrijven hoe rotsen in een rivier rond worden.

De bevindingen van het team, gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Fluids, werpen licht op een van de meest fundamentele vragen in de geomorfologie:hoe krijgen riviergesteenten hun karakteristieke gladde, ronde vorm?

Het antwoord blijkt te liggen in een combinatie van factoren, waaronder de grootte en vorm van de rotsen, de snelheid en het volume van het water dat er overheen stroomt, en de hoeveelheid tijd die ze doorbrengen met stuiteren langs de rivierbedding.

"We wilden begrijpen hoe de rondheid van een rots evolueert terwijl deze stroomafwaarts beweegt", zegt Ian Phillips, onderzoekswetenschapper aan het Institute for Geophysics (UTIG) van de Universiteit van Texas in Austin en hoofdauteur van het onderzoek. "We ontdekten dat de ronding toeneemt met de afstand die de rots aflegt, maar in een afnemend tempo."

Met andere woorden:de rotsen beginnen relatief hoekig en worden steeds ronder naarmate ze stroomafwaarts reizen, maar de snelheid waarmee ze rond worden neemt af naarmate ze gladder worden.

Het team ontwikkelde een wiskundig model dat dit proces beschrijft en gebruikte het om de evolutie van de ronding van rotsen in een rivier te simuleren. Uit de simulaties bleek dat de rondheid van een gesteente afhankelijk is van een aantal factoren, waaronder de grootte, vorm en dichtheid van het gesteente, evenals de snelheid en afvoer van het water.

"Ons model biedt een nieuwe manier om te begrijpen hoe riviergesteenten rond worden", zegt co-auteur Jeffrey Banks, hoogleraar wiskunde aan de Universiteit van Texas in Dallas. "Het kan worden gebruikt om de vorm van rotsen in een rivier op een bepaalde locatie te voorspellen, wat nuttig kan zijn voor het begrijpen van de geschiedenis van de rivier en het landschap waar het doorheen stroomt."

De bevindingen van het team kunnen ook gevolgen hebben voor het begrip van hoe sediment in rivieren wordt getransporteerd en hoe dit de vorm van rivierbeddingen en het omringende landschap beïnvloedt.

"Ons werk is een eerste stap in de richting van het begrijpen van de complexe processen die rivierrotsen vormen", zei Phillips. "We hopen dat ons model toekomstig onderzoek over dit onderwerp zal inspireren en ons zal helpen de rol van rivieren bij het vormgeven van het landschap beter te begrijpen."