Een baanbrekende techniek die precies vastlegt hoe bergen buigen naar de wil van regendruppels, heeft geholpen om een ​​al lang bestaand wetenschappelijk raadsel op te lossen.

Het dramatische effect dat regen heeft op de evolutie van bergachtige landschappen is een veelbesproken onderwerp onder geologen, maar nieuw onderzoek geleid door de Universiteit van Bristol en vandaag gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , berekent duidelijk de impact ervan, ons begrip te vergroten van hoe pieken en dalen zich in de loop van miljoenen jaren hebben ontwikkeld.

zijn bevindingen, die zich richtte op de machtigste bergketens - de Himalaya - maakte ook de weg vrij voor het voorspellen van de mogelijke impact van klimaatverandering op landschappen en, beurtelings, menselijk leven.

Hoofdauteur Dr. Byron Adams, Royal Society Dorothy Hodgkin Fellow aan het Cabot Institute for the Environment van de universiteit, zei:"Het lijkt misschien intuïtief dat meer regen bergen kan vormen door rivieren sneller in rotsen te laten kappen. Maar wetenschappers hebben ook geloofd dat regen een landschap snel genoeg kan eroderen om de rotsen in wezen uit de aarde te 'zuigen', effectief bergen zeer snel omhoog trekken. Over beide theorieën wordt al tientallen jaren gedebatteerd omdat de metingen die nodig zijn om ze te bewijzen zo nauwgezet gecompliceerd zijn. Dat maakt deze ontdekking zo'n opwindende doorbraak, omdat het sterk het idee ondersteunt dat atmosferische en vaste aardprocessen nauw met elkaar verbonden zijn."

Hoewel er geen gebrek is aan wetenschappelijke modellen die proberen uit te leggen hoe de aarde werkt, de grotere uitdaging kan zijn om voldoende goede waarnemingen te doen om te testen welke het meest nauwkeurig zijn.

Het onderzoek vond plaats in de centrale en oostelijke Himalaya van Bhutan en Nepal, omdat deze regio van de wereld een van de meest bemonsterde landschappen is geworden voor studies over de erosiesnelheid. Dr. Adams, samen met medewerkers van de Arizona State University (ASU) en de Louisiana State University, gebruikte kosmische klokken in zandkorrels om de snelheid te meten waarmee rivieren de rotsen eronder eroderen.

"Als een kosmisch deeltje uit de ruimte de aarde bereikt, het is waarschijnlijk dat het zandkorrels op hellingen raakt wanneer ze naar rivieren worden getransporteerd. Wanneer dit gebeurt, sommige atomen in elke zandkorrel kunnen veranderen in een zeldzaam element. Door te tellen hoeveel atomen van dit element er in een zak zand zitten, we kunnen berekenen hoe lang het zand er al ligt, en daarom hoe snel het landschap erodeert, "Dr. Adams zei.

"Zodra we erosiesnelheden hebben van over de hele bergketen, we kunnen ze vergelijken met variaties in riviersteilheid en regenval. Echter, zo'n vergelijking is enorm problematisch omdat elk datapunt erg moeilijk te produceren is en de statistische interpretatie van alle gegevens samen ingewikkeld is."

Dr. Adams overwon deze uitdaging door regressietechnieken te combineren met numerieke modellen van hoe rivieren eroderen.

"We hebben een breed scala aan numerieke modellen getest om het waargenomen erosiesnelheidspatroon in Bhutan en Nepal te reproduceren. Uiteindelijk was slechts één model in staat om de gemeten erosiesnelheden nauwkeurig te voorspellen, "Zei Dr. Adams. "Met dit model kunnen we voor het eerst kwantificeren hoe regenval de erosiesnelheden in ruig terrein beïnvloedt."

Onderzoeksmedewerker professor Kelin Whipple, Hoogleraar geologie aan de ASU, zei:"Onze bevindingen laten zien hoe belangrijk het is om rekening te houden met regenval bij het beoordelen van patronen van tektonische activiteit met behulp van topografie, en bieden ook een essentiële stap voorwaarts bij het aanpakken van de mate waarin de slipsnelheid op tektonische fouten kan worden gecontroleerd door klimaatgestuurde erosie aan de oppervlakte."

De onderzoeksresultaten hebben ook belangrijke implicaties voor het beheer van landgebruik, onderhoud van de infrastructuur, en gevaren in de Himalaya.

In de Himalaya, er is altijd het risico dat hoge erosiesnelheden de sedimentatie achter dammen drastisch kunnen verhogen, cruciale waterkrachtprojecten in gevaar brengen. De bevindingen suggereren ook dat meer regenval hellingen kan ondermijnen, het risico op puinstromen of aardverschuivingen vergroten, waarvan sommige groot genoeg kunnen zijn om de rivier af te dammen, waardoor een nieuw gevaar ontstaat:overstromingen van het meer.

Dr. Adams voegde toe:"Onze gegevens en analyse bieden een effectief hulpmiddel voor het schatten van erosiepatronen in bergachtige landschappen zoals de Himalaya, en daarom, kan van onschatbare waarde zijn voor de gevaren die de honderden miljoenen mensen beïnvloeden die in en aan de voet van deze bergen leven."

Het onderzoek werd gefinancierd door de Royal Society, de Britse Natural Environmental Research Council (NERC), en de National Science Foundation (NSF) van de VS.

Voortbouwend op dit belangrijke onderzoek, Dr. Adams onderzoekt momenteel hoe landschappen reageren na grote vulkaanuitbarstingen.

"Deze nieuwe grens van modellering van landschapsevolutie werpt ook nieuw licht op vulkanische processen. Met onze geavanceerde technieken om erosiesnelheden en rotseigenschappen te meten, we zullen beter kunnen begrijpen hoe rivieren en vulkanen elkaar in het verleden hebben beïnvloed, "Zei Dr. Adams. "Dit zal ons helpen om nauwkeuriger te anticiperen op wat er waarschijnlijk zal gebeuren na toekomstige vulkaanuitbarstingen en hoe we de gevolgen kunnen beheersen voor gemeenschappen die in de buurt wonen."