Erozja

Erozja to działanie procesów powierzchniowych (takich jak przepływ wody lub wiatr ), które usuwają glebę , skały lub rozpuszczony materiał z jednego miejsca w skorupie ziemskiej , a następnie przenoszą je w inne miejsce, w którym się osadzają . Erozja różni się od wietrzenia , które nie wiąże się z ruchem. Usuwanie skał lub gleby jako osadów klastycznych określa się jako erozję fizyczną lub mechaniczną ; kontrastuje to z erozją chemiczną , w której gleba lub materiał skalny są usuwane z obszaru przez rozpuszczanie . Zerodowany osad lub substancje rozpuszczone mogą być transportowane na odległość zaledwie kilku milimetrów lub na tysiące kilometrów.

Czynniki erozji obejmują opady deszczu ; zużycie podłoża skalnego w rzekach ; erozja wybrzeża przez morze i fale ; lodowate wyrywanie , ścieranie i szorowanie; powodzie terenowe; przez wiatr ; procesy wód podziemnych ; oraz ruchy masowe w stromych krajobrazach, takie jak osuwiska i spływy gruzowe . Szybkość, z jaką działają takie procesy, kontroluje szybkość erozji powierzchni. Zazwyczaj erozja fizyczna postępuje najszybciej na stromo nachylonych powierzchniach, a jej szybkość może być również wrażliwa na niektóre właściwości kontrolowane przez klimat, w tym ilość dostarczanej wody ( np . niektóre procesy związane z lodem). Możliwe są również sprzężenia zwrotne między tempem erozji a ilością erodowanego materiału, który jest już niesiony przez, na przykład, rzekę lub lodowiec. Po transporcie erodowanych materiałów z ich pierwotnego miejsca następuje depozycja, czyli przywiezienie i umieszczenie materiału w nowym miejscu.

Podczas gdy erozja jest procesem naturalnym, działalność człowieka wzrosła 10-40 razy szybciej niż erozja gleby występuje na całym świecie. Na obszarach rolniczych w Appalachach intensywne praktyki rolne spowodowały erozję nawet 100 razy większą niż naturalne tempo erozji w regionie. Nadmierna (lub przyspieszona) erozja powoduje problemy zarówno „na miejscu”, jak i „poza terenem”. Oddziaływania na miejscu obejmują spadek produktywności rolnej i (w przypadku naturalnych krajobrazów ) załamanie ekologiczne , oba z powodu utraty bogatych w składniki odżywcze górnych warstw gleby . W niektórych przypadkach prowadzi to do pustynnienia . Skutki zewnętrzne obejmują sedymentację dróg wodnych i eutrofizację zbiorników wodnych , a także związane z osadami uszkodzenia dróg i domów. Erozja wodna i wietrzna to dwie główne przyczyny degradacji gruntów ; łącznie odpowiadają za około 84% globalnego zasięgu zdegradowanych gruntów, co czyni nadmierną erozję jednym z najważniejszych problemów środowiskowych na świecie.

Intensywne rolnictwo , wylesianie , drogi , antropogeniczna zmiana klimatu i niekontrolowany rozwój miast to jedne z najważniejszych działań człowieka pod względem ich wpływu na stymulowanie erozji. Istnieje jednak wiele zapobiegawczych i naprawczych , które mogą ograniczać lub ograniczać erozję wrażliwych gleb.

Naturalny łuk powstały w wyniku erozji wietrznej skał o różnym stopniu zwietrzenia w Jebel Kharaz w Jordanii
Falisty klif morski powstały w wyniku erozji wybrzeża w Jinshitan Coastal National Geopark, Dalian , prowincja Liaoning , Chiny

Procesy fizyczne

Opady deszczu i spływ powierzchniowy

Gleba i woda spryskane uderzeniem pojedynczej kropli deszczu

Opady deszczu i spływy powierzchniowe , które mogą wynikać z opadów deszczu, powodują cztery główne rodzaje erozji gleby : erozję rozbryzgową , erozję arkuszową , erozję żłobkową i erozję wąwozową . Erozja rozpryskowa jest ogólnie postrzegana jako pierwszy i najmniej dotkliwy etap procesu erozji gleby, po którym następuje erozja warstwowa, następnie erozja żłobowa i wreszcie erozja wąwozowa (najpoważniejsza z czterech).

W przypadku erozji rozbryzgowej uderzenie spadającej kropli deszczu tworzy w glebie mały krater , wyrzucając cząsteczki gleby. Odległość, jaką pokonują te cząsteczki gleby, może wynosić nawet 0,6 m (2,0 stopy) w pionie i 1,5 m (4,9 stopy) w poziomie na płaskim terenie.

Jeśli gleba jest nasycona lub ilość opadów jest większa niż szybkość, z jaką woda może przeniknąć do gleby, następuje spływ powierzchniowy. Jeśli spływ ma wystarczającą energię przepływu , będzie transportował rozluźnione cząstki gleby ( osad ) w dół zbocza. Erozja tafli to transport rozluźnionych cząstek gleby przez spływ lądowy.

Szczyt urobku pokryty strumykami i wąwozami w wyniku procesów erozji spowodowanych opadami deszczu: Rummu , Estonia

Erozja Rill odnosi się do rozwoju małych, efemerycznych , skoncentrowanych ścieżek przepływu, które działają zarówno jako źródło osadów, jak i systemy dostarczania osadów do erozji na zboczach wzgórz. Ogólnie rzecz biorąc, tam, gdzie tempo erozji wodnej na naruszonych obszarach wyżynnych jest największe, żłoby są aktywne. Głębokości przepływu w rowach są zwykle rzędu kilku centymetrów (około cala) lub mniej, a zbocza wzdłuż kanału mogą być dość strome. Oznacza to, że strumyki wykazują hydrauliczną bardzo odmienną od wody płynącej głębszymi, szerszymi kanałami strumieni i rzek.

Erozja żlebowa występuje, gdy woda odpływowa gromadzi się i szybko przepływa wąskimi kanałami podczas lub bezpośrednio po ulewnych deszczach lub topniejącym śniegu, usuwając glebę na znaczną głębokość. Wąwóz różni się od żłobka na podstawie krytycznego pola przekroju poprzecznego wynoszącego co najmniej jedną stopę kwadratową, tj. rozmiaru kanału, którego nie można już usunąć w ramach normalnych prac uprawowych.

Ekstremalna erozja wąwozów może doprowadzić do powstania nieużytków . Tworzą się one w warunkach dużej rzeźby terenu na łatwo ulegającej erozji skale macierzystej w klimatach sprzyjających erozji. Warunki lub zaburzenia ograniczające wzrost roślinności ochronnej ( reksystaza ) są kluczowym elementem formowania się badlandów.

Rzeki i strumienie

Dobbingstone Burn , Szkocja, przedstawiający dwa różne rodzaje erozji dotykające to samo miejsce. Erozja doliny występuje z powodu przepływu strumienia, a głazy i kamienie (oraz większość gleby) leżące na brzegach strumienia są lodowcowe, dopóki nie zostały pozostawione, gdy lodowce płynęły po terenie.
Warstwy kredy odsłonięte przez erodującą rzekę

Erozja doliny lub strumienia występuje przy ciągłym przepływie wody wzdłuż elementu liniowego. Erozja przebiega zarówno w dół , pogłębiając dolinę , jak i w kierunku doliny , rozszerzając dolinę na zbocze wzgórza, tworząc nacięcia czołowe i strome brzegi. W najwcześniejszej fazie erozji potoku aktywność erozyjna jest głównie pionowa, doliny mają typowy przekrój w kształcie litery V, a spadek potoku jest stosunkowo stromy. Po osiągnięciu pewnego poziomu podstawowego aktywność erozyjna przechodzi w erozję boczną, która poszerza dno doliny i tworzy wąską równinę zalewową. Nachylenie strumienia staje się prawie płaskie, a boczne osadzanie się osadów staje się ważne, gdy strumień wije się po dnie doliny. Na wszystkich etapach erozji strumieni zdecydowanie największa erozja występuje w czasie powodzi, kiedy dostępna jest większa ilość i szybciej poruszającej się wody, która może przenosić większy ładunek osadów. W takich procesach eroduje nie tylko woda: zawieszone cząstki ścierne, kamyki i głazy mogą również powodować erozję, gdy przechodzą przez powierzchnię w procesie znanym jako trakcja .

Erozja brzegów to niszczenie brzegów strumienia lub rzeki. Różni się to od zmian na dnie cieku, które określa się jako rozmycie . Erozję i zmiany ukształtowania brzegów rzek można mierzyć poprzez wbijanie w brzeg metalowych prętów i oznaczanie położenia powierzchni brzegowej wzdłuż prętów w różnych momentach.

Erozja termiczna jest wynikiem topnienia i osłabiania wiecznej zmarzliny w wyniku przemieszczania się wody. Może występować zarówno wzdłuż rzek, jak i na wybrzeżu. Szybka migracja kanałów rzecznych obserwowana w rzece Lena na Syberii jest spowodowana erozją termiczną, ponieważ te części brzegów składają się z niespoistych materiałów scementowanych wieczną zmarzliną. Znaczna część tej erozji ma miejsce, gdy osłabione banki zawodzą w dużych załamaniach. Erozja termiczna wpływa również na wybrzeże Arktyki , gdzie działanie fal i temperatury w pobliżu brzegu łączą się, podcinając urwiska wiecznej zmarzliny wzdłuż linii brzegowej i powodując ich uszkodzenie. Roczne wskaźniki erozji wzdłuż 100-kilometrowego (62-milowego) odcinka Morza Beauforta wynosiły średnio 5,6 metra (18 stóp) rocznie od 1955 do 2002 roku.

Większość erozji rzecznej ma miejsce bliżej ujścia rzeki. Na zakolu rzeki najdłuższa, najmniej ostra strona ma wolniejszą płynącą wodę. Tutaj gromadzą się osady. Po najwęższej i najostrzejszej stronie zakrętu woda płynie szybciej, więc ta strona ma tendencję do erozji.

Szybka erozja przez dużą rzekę może usunąć wystarczającą ilość osadów, aby wytworzyć antyklinę rzeki , ponieważ odbicie izostatyczne podnosi pokłady skalne nieobciążone erozją leżących nad nimi koryt.

Erozja wybrzeża

Platforma wycięta przez falę spowodowana erozją klifów nad morzem w Southerndown w południowej Walii
Erozja gliny zwałowej (z epoki plejstocenu ) wzdłuż klifów Filey Bay, Yorkshire, Anglia

Erozja linii brzegowej, która występuje zarówno na odsłoniętych, jak i osłoniętych wybrzeżach, występuje przede wszystkim w wyniku działania prądów i fal , ale pewną rolę może również odgrywać zmiana poziomu morza (pływy).

Erozja wydm morskich na plaży Talacre w Walii

Działanie hydrauliczne ma miejsce, gdy powietrze w złączu zostaje nagle sprężone przez falę zamykającą wejście do złącza. To następnie pęka. Uderzanie fal ma miejsce, gdy sama energia fali uderzającej w klif lub skałę rozbija kawałki. Ścieranie lub korozja jest powodowana przez fale wyrzucające ładunek morski na klif. Jest to najskuteczniejsza i najszybsza forma erozji linii brzegowej (nie mylić z korozją ). Korozja to rozpuszczanie skał pod wpływem kwasu węglowego w wodzie morskiej. Klify wapienne są szczególnie podatne na tego rodzaju erozję. Ścieranie ma miejsce, gdy cząsteczki/ładunek morski przenoszony przez fale są zużywane, gdy uderzają o siebie i klify. Ułatwia to zmywanie materiału. Materiał kończy się jako żwir i piasek. Innym znaczącym źródłem erozji, szczególnie na wybrzeżach węglanowych, jest drążenie, skrobanie i mielenie organizmów, proces nazywany bioerozją .

Osady są transportowane wzdłuż wybrzeża w kierunku dominującego prądu ( dryf wzdłuż brzegu ). Gdy dopływ osadu z prądem w górę jest mniejszy niż ilość odprowadzana, następuje erozja. Gdy ilość osadów w prądzie górnym jest większa, w wyniku osadzania się będą miały tendencję do tworzenia się ławic piasku lub żwiru . Brzegi te mogą powoli migrować wzdłuż wybrzeża w kierunku dryfu dokerów, naprzemiennie chroniąc i odsłaniając części linii brzegowej. Tam, gdzie linia brzegowa jest zakrzywiona, dość często dochodzi do nagromadzenia zerodowanego materiału, tworząc długi wąski brzeg ( mierzeja ) . Opancerzone plaże i zatopione przybrzeżne ławice mogą również chronić części wybrzeża przed erozją. Z biegiem lat, gdy ławice stopniowo się przesuwają, erozja może zostać przekierowana, by atakować różne części brzegu.

Erozja powierzchni wybrzeża, po której następuje spadek poziomu morza, może wytworzyć charakterystyczne ukształtowanie terenu zwane wzniesioną plażą .

Erozja chemiczna

Erozja chemiczna to utrata materii w krajobrazie w postaci substancji rozpuszczonych . Erozję chemiczną zwykle oblicza się na podstawie substancji rozpuszczonych występujących w strumieniach. Anders Rapp był pionierem badań erozji chemicznej w swojej pracy o Kärkevagge opublikowanej w 1960 roku.

Przykładem ekstremalnej erozji chemicznej jest tworzenie się zapadlisk i innych elementów topografii krasu.

Lodowce

Diabelskie Gniazdo ( Pirunpesä ), najgłębsza erozja gruntu w Europie , położona w Jalasjärvi , Kurikka , Finlandia

Lodowce ulegają erozji głównie w wyniku trzech różnych procesów: ścierania / szorowania, wyrywania i pchania lodu. W procesie ścierania szczątki w podstawnej warstwie lodu drapią wzdłuż dna, polerując i żłobiąc leżące pod nim skały, podobnie jak papier ścierny na drewnie. Naukowcy wykazali, że oprócz roli temperatury w pogłębianiu się dolin, inne procesy glacjologiczne, takie jak erozja, również kontrolują zmiany między dolinami. W jednorodnym wzorze erozji podłoża skalnego powstaje zakrzywiony przekrój poprzeczny kanału pod lodem. Chociaż lodowiec nadal wcina się pionowo, kształt kanału pod lodem ostatecznie pozostaje stały, osiągając paraboliczny kształt w kształcie litery U, jak to teraz widzimy w zlodowaciałych dolinach . Naukowcy podają również liczbowe oszacowanie czasu potrzebnego do ostatecznego uformowania się stabilnej doliny w kształcie litery U — około 100 000 lat. Przeciwnie, w słabym podłożu skalnym (zawierającym materiał bardziej podatny na erozję niż otaczające skały) stopień erozji jest ograniczony, ponieważ prędkość lodu i szybkość erozji są ograniczone.

Lodowce mogą również powodować pękanie kawałków podłoża skalnego podczas wyrywania. Podczas pchania lodu lodowiec zamarza do swojego łożyska, a następnie, gdy porusza się do przodu, przesuwa wraz z lodowcem duże warstwy zamarzniętego osadu u podstawy. Dzięki tej metodzie powstały niektóre z wielu tysięcy zbiorników jeziornych, które znajdują się na krawędzi Tarczy Kanadyjskiej . Różnice w wysokości pasm górskich są wynikiem nie tylko sił tektonicznych, takich jak wypiętrzenie skał, ale także lokalnych zmian klimatycznych. Naukowcy wykorzystują globalną analizę topografii, aby wykazać, że erozja lodowcowa kontroluje maksymalną wysokość gór, ponieważ rzeźba terenu między szczytami górskimi a linią śniegu jest na ogół ograniczona do wysokości poniżej 1500 m. Erozja spowodowana przez lodowce na całym świecie powoduje erozję gór tak skutecznie, że powszechnie używa się terminu piła lodowcowa , która opisuje ograniczający wpływ lodowców na wysokość pasm górskich. Gdy góry rosną wyżej, generalnie pozwalają na większą aktywność lodowcową (szczególnie w strefie akumulacji powyżej wysokości linii równowagi lodowca), co powoduje zwiększone tempo erozji góry, zmniejszając masę szybciej niż odbicie izostatyczne może dodać do góry. Stanowi to dobry przykład pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego . Trwające badania pokazują, że podczas gdy lodowce mają tendencję do zmniejszania rozmiarów gór, na niektórych obszarach lodowce mogą faktycznie zmniejszać tempo erozji, działając jak lodowa zbroja . Lód może nie tylko erodować góry, ale także chronić je przed erozją. W zależności od reżimu lodowcowego nawet strome tereny alpejskie można zachować w czasie za pomocą lodu. Naukowcy udowodnili tę teorię, pobierając próbki z ośmiu szczytów północno-zachodniego Svalbardu za pomocą Be10 i Al26, pokazując, że północno-zachodni Svalbard przekształcił się ze stanu erozji lodowca przy stosunkowo łagodnych maksimach lodowcowych do stanu lodowo-pancerzowego zajmowanego przez zimny, ochronny lód podczas znacznie niższe temperatury maksimów lodowcowych w miarę postępu czwartorzędowej epoki lodowcowej.

Procesy te, w połączeniu z erozją i transportem przez sieć wodną pod lodowcem, pozostawiają po sobie formy polodowcowe, takie jak moreny , bębny , moreny denne (zwałowe), kemy, delty kemów, muliny i głazy narzutowe , zwykle na końcu lub podczas cofania się lodowca .

Wydaje się, że najlepiej rozwinięta morfologia dolin lodowcowych ogranicza się do krajobrazów o niskim tempie wypiętrzenia skał (mniejszym lub równym 2 mm rocznie) i dużej rzeźbie, co prowadzi do długich czasów obrotu. Tam, gdzie tempo wypiętrzenia skał przekracza 2 mm rocznie, morfologia doliny lodowcowej uległa generalnie znacznej zmianie w okresie polodowcowym. Wzajemne oddziaływanie erozji lodowcowej i sił tektonicznych reguluje morfologiczny wpływ zlodowaceń na aktywne orogeny, zarówno poprzez wpływ na ich wysokość, jak i zmianę wzorców erozji podczas kolejnych okresów lodowcowych poprzez związek między wypiętrzaniem się skał a kształtem przekroju poprzecznego doliny.

Powodzie

The mouth of the River Seaton in Cornwall after heavy rainfall caused flooding in the area and cause a significant amount of the beach to erode
Ujście rzeki Seaton w Kornwalii po ulewnych deszczach spowodowało powodzie w okolicy i erozję znacznej części plaży; pozostawiając na swoim miejscu wysoki brzeg piasku

Przy ekstremalnie wysokich przepływach duże ilości szybko płynącej wody tworzą kolki lub wiry . Kolks powodują ekstremalną lokalną erozję, wyrywając podłoże skalne i tworząc cechy geograficzne typu dziur, zwane basenami wykutymi w skale . Przykłady można zobaczyć w regionach zalewowych powstałych w wyniku lodowcowego jeziora Missoula , które stworzyło skanalizowane scablands w regionie Columbia Basin we wschodnim Waszyngtonie .

Erozja wietrzna

Árbol de Piedra , formacja skalna w Altiplano w Boliwii wyrzeźbiona przez erozję wietrzną

Erozja wietrzna jest główną siłą geomorfologiczną , zwłaszcza w regionach suchych i półpustynnych . Jest również głównym źródłem degradacji gruntów, parowania, pustynnienia, szkodliwego pyłu unoszącego się w powietrzu i szkód w uprawach - zwłaszcza po wzroście znacznie powyżej naturalnych wskaźników przez działalność człowieka, taką jak wylesianie , urbanizacja i rolnictwo .

Erozja wietrzna ma dwie podstawowe odmiany: deflacja , w której wiatr podnosi i unosi luźne cząstki; i ścieranie , w przypadku których powierzchnie ulegają zużyciu pod wpływem unoszących się w powietrzu cząstek przenoszonych przez wiatr. Deflacja dzieli się na trzy kategorie: (1) pełzanie powierzchniowe , gdzie większe, cięższe cząstki ślizgają się lub toczą po podłożu; (2) zasolenie , w którym cząsteczki unoszą się na niewielką wysokość w powietrze, odbijają się i zasolają po powierzchni gleby; oraz (3) zawieszenie , w którym bardzo małe i lekkie cząsteczki są unoszone w powietrze przez wiatr i często przenoszone na duże odległości. Za większość (50-70%) erozji wietrznej odpowiada zasolenie, następnie zawiesina (30-40%), a następnie pełzanie powierzchniowe (5-25%).

Erozja wietrzna jest znacznie bardziej dotkliwa na obszarach suchych iw okresach suszy. Na przykład szacuje się, że na Wielkich Równinach utrata gleby spowodowana erozją wietrzną może być nawet 6100 razy większa w latach suszy niż w latach wilgotnych.

Ruchy masowe

Wadi w Makhtesh Ramon w Izraelu, na którego brzegach widać erozję grawitacyjną

Marnowanie masy lub ruch masowy to ruch skał i osadów w dół i na zewnątrz na pochyłej powierzchni, głównie pod wpływem siły grawitacji .

Masowe wyniszczanie jest ważną częścią procesu erozji i często jest pierwszym etapem rozkładu i transportu zwietrzałych materiałów na obszarach górskich. Przenosi materiał z wyższych wysokości na niższe wysokości, gdzie inne czynniki erozyjne, takie jak strumienie i lodowce , mogą następnie podnieść materiał i przenieść go na jeszcze niższe wysokości. Procesy masowego wyniszczania zawsze zachodzą w sposób ciągły na wszystkich zboczach; niektóre procesy masowego wyniszczenia działają bardzo wolno; inne pojawiają się bardzo nagle, często z katastrofalnymi skutkami. Każdy zauważalny ruch skały lub osadu w dół zbocza jest często określany ogólnie jako osuwisko . Jednak osuwiska można klasyfikować w znacznie bardziej szczegółowy sposób, który odzwierciedla mechanizmy odpowiedzialne za ruch i prędkość, z jaką występuje ruch. Jednym z widocznych topograficznych przejawów bardzo powolnej formy takiej działalności jest zbocze osypiska . [ potrzebne źródło ]

Opadanie ma miejsce na stromych zboczach, wzdłuż wyraźnych stref spękań, często w materiałach takich jak glina , które po uwolnieniu mogą dość szybko przemieszczać się w dół. Często wykazują izostatyczną depresję w kształcie łyżki , w której materiał zaczął zsuwać się w dół. W niektórych przypadkach osuwisko jest spowodowane przez osłabiającą je wodę pod zboczem. W wielu przypadkach jest to po prostu wynikiem złej inżynierii wzdłuż autostrad , gdzie jest to normalne zjawisko.

Pełzanie powierzchni to powolny ruch gleby i gruzu skalnego pod wpływem grawitacji, który zwykle jest niewyczuwalny, z wyjątkiem przedłużonej obserwacji. Jednak termin ten może również opisywać walcowanie przemieszczonych cząstek gleby o średnicy od 0,5 do 1,0 mm (0,02 do 0,04 cala) przez wiatr wzdłuż powierzchni gleby.

Przepływy grawitacyjne osadów podmorskich

Batymetria kanionów podmorskich na zboczu kontynentalnym u wybrzeży Nowego Jorku i New Jersey

Na zboczu kontynentalnym erozja dna oceanu, prowadząca do tworzenia kanałów i podmorskich kanionów, może wynikać z szybkiego opadania grawitacyjnego przepływu osadów , zbiorników wody obciążonej osadami, które poruszają się szybko w dół zbocza jako prądy mętności . Tam, gdzie erozja powodowana przez prądy zmętnienia tworzy zbyt strome zbocza, może również wywołać podwodne osuwiska i spływy gruzu . Prądy mętności mogą erodować kanały i kaniony w podłożach, od niedawno zdeponowanych nieskonsolidowanych osadów po twarde krystaliczne podłoże skalne. Prawie wszystkie zbocza kontynentalne i głębokie baseny oceaniczne mają takie kanały i kaniony powstałe w wyniku przepływu grawitacyjnego osadów, a kaniony podmorskie działają jako kanały do ​​przenoszenia osadów z kontynentów i płytkich środowisk morskich do głębin morskich. Turbidyty , które są osadami powstałymi w wyniku prądów zmętnienia, obejmują jedne z najgrubszych i największych sekwencji osadowych na Ziemi, co wskazuje, że związane z nimi procesy erozyjne również musiały odgrywać znaczącą rolę w historii Ziemi.

Czynniki wpływające na tempo erozji

Klimat

Ilość i intensywność opadów atmosferycznych jest głównym czynnikiem klimatycznym decydującym o erozji wodnej gleb. Zależność jest szczególnie silna, jeśli obfite opady występują w czasie lub w miejscach, gdzie powierzchnia gleby nie jest dobrze chroniona przez roślinność . Może to mieć miejsce w okresach, gdy działalność rolnicza pozostawia glebę odkrytą lub w regionach półpustynnych , gdzie roślinność jest naturalnie rzadka. Erozja wietrzna wymaga silnych wiatrów, szczególnie w okresach suszy, kiedy roślinność jest rzadka, a gleba jest sucha (a więc jest bardziej podatna na erozję). Inne czynniki klimatyczne, takie jak średnia temperatura i zakres temperatur, również mogą wpływać na erozję poprzez wpływ na roślinność i właściwości gleby. Ogólnie rzecz biorąc, biorąc pod uwagę podobną roślinność i ekosystemy, oczekuje się, że obszary z większą ilością opadów (zwłaszcza opadów o dużej intensywności), silniejszym wiatrem lub większą liczbą burz będą miały większą erozję.

W niektórych obszarach świata (np. w środkowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych ) intensywność opadów jest głównym wyznacznikiem erozji (dla definicji kontroli erozji ), przy czym opady o większej intensywności generalnie skutkują większą erozją gleby przez wodę. Ważnym czynnikiem jest również wielkość i prędkość kropel deszczu . Większe i szybsze krople deszczu mają większą energię kinetyczną , a zatem ich uderzenie spowoduje przemieszczenie cząstek gleby na większe odległości niż mniejsze, wolniej poruszające się krople deszczu.

W innych regionach świata (np. w Europie Zachodniej ) spływy i erozja wynikają ze stosunkowo niewielkich natężeń opadów warstwowych padających na uprzednio nasyconą glebę. W takich sytuacjach to ilość opadów, a nie ich intensywność, jest głównym czynnikiem determinującym nasilenie erozji wodnej gleb. Zgodnie z prognozami dotyczącymi zmian klimatu, erozja znacznie wzrośnie w Europie, a erozja gleby może wzrosnąć o 13-22,5% do 2050 r.

Na Tajwanie , gdzie częstotliwość tajfunów znacznie wzrosła w XXI wieku, wykazano silny związek między wzrostem częstotliwości sztormów a wzrostem ładunku osadów w rzekach i zbiornikach wodnych, podkreślając wpływ zmian klimatycznych na erozję.

Pokrycie wegetatywne

Roślinność działa jako interfejs między atmosferą a glebą. Zwiększa przepuszczalność gleby dla wód opadowych, zmniejszając tym samym spływ. Chroni glebę przed wiatrami, co skutkuje zmniejszeniem erozji wietrznej oraz korzystnymi zmianami mikroklimatu. Korzenie roślin wiążą glebę i przeplatają się z innymi korzeniami, tworząc bardziej zwartą masę, która jest mniej podatna zarówno na erozję wodną, ​​jak i wietrzną. Usuwanie roślinności zwiększa tempo erozji powierzchniowej.

Topografia

Topografia terenu determinuje prędkość, z jaką będzie płynął spływ powierzchniowy , co z kolei determinuje erozyjność spływu. Dłuższe, bardziej strome zbocza (zwłaszcza te bez odpowiedniej pokrywy wegetatywnej) są bardziej podatne na bardzo wysokie tempo erozji podczas ulewnych deszczy niż krótsze, mniej strome zbocza. Bardziej stromy teren jest również bardziej podatny na lawiny błotne, osuwiska i inne formy procesów erozji grawitacyjnej.

Tektonika

Procesy tektoniczne kontrolują tempo i rozkład erozji na powierzchni Ziemi. Jeśli działanie tektoniczne powoduje podniesienie lub obniżenie części powierzchni Ziemi (np. pasma górskiego) w stosunku do otaczających obszarów, musi to koniecznie zmienić nachylenie powierzchni lądu. Ponieważ tempo erozji jest prawie zawsze wrażliwe na lokalne nachylenie (patrz wyżej), zmieni to tempo erozji na wypiętrzonym obszarze. Aktywna tektonika przynosi również świeżą, niezwietrzałą skałę na powierzchnię, gdzie jest narażona na działanie erozji.

Jednak erozja może również wpływać na procesy tektoniczne. Usunięcie przez erozję dużych ilości skał z określonego regionu i ich osadzanie się w innym miejscu może spowodować zmniejszenie obciążenia dolnej skorupy i płaszcza . Ponieważ procesy tektoniczne są napędzane przez gradienty pola naprężeń rozwijających się w skorupie, to rozładowanie może z kolei spowodować wypiętrzenie tektoniczne lub izostatyczne w regionie. W niektórych przypadkach wysunięto hipotezę, że te bliźniacze sprzężenia zwrotne mogą lokalizować i wzmacniać strefy bardzo szybkiej ekshumacji głębokich skał skorupy ziemskiej pod miejscami na powierzchni Ziemi o wyjątkowo wysokim tempie erozji, na przykład pod niezwykle stromym terenem Nanga Parbat w zachodnich Himalajach . Takie miejsce nazwano „ tętniakiem tektonicznym ”.

Rozwój

Zagospodarowanie gruntów przez człowieka, w formach obejmujących rozwój rolnictwa i rozwój miast, jest uważane za istotny czynnik erozji i transportu osadów , które pogłębiają brak bezpieczeństwa żywnościowego . Na Tajwanie wzrost obciążenia osadami w północnych, środkowych i południowych regionach wyspy można śledzić na osi czasu rozwoju każdego regionu w XX wieku. Celowe usuwanie gleby i skał przez ludzi jest formą erozji, którą nazwano lizacją .

Erozja w różnych skalach

pasma górskie

łańcuchy górskie ulegają erozji do stopnia, w jakim faktycznie przestają istnieć, przez wiele milionów lat. Uczeni Pitman i Golovchenko szacują, że erozja masy górskiej podobnej do Himalajów w prawie płaską półwysep zajmuje prawdopodobnie ponad 450 milionów lat, jeśli nie ma większych zmian poziomu morza . Erozja masywów górskich może stworzyć wzór równie wysokich szczytów, zwany zgodnością szczytową . Argumentowano, że wydłużenie podczas kolapsu postorogenicznego jest skuteczniejszym mechanizmem obniżania wysokości gór orogenicznych niż erozja.

Przykłady silnie zerodowanych pasm górskich obejmują Timanides w północnej Rosji. Erozja tego orogenu doprowadziła do powstania osadów , które obecnie znajdują się na platformie wschodnioeuropejskiej , w tym w kambryjskiej formacji Sablya w pobliżu jeziora Ładoga . Badania tych osadów wskazują, że prawdopodobnie erozja orogenu rozpoczęła się w kambrze, a następnie nasiliła się w ordowiku .

Gleby

Jeśli tempo erozji jest wyższe niż tempo tworzenia się gleby, gleba jest niszczona przez erozję. Tam, gdzie gleba nie jest niszczona przez erozję, erozja może w niektórych przypadkach uniemożliwić tworzenie się cech gleby, które tworzą się powoli. Inceptisole to pospolite gleby, które tworzą się na obszarach szybkiej erozji.

Podczas gdy erozja gleb jest procesem naturalnym, działalność człowieka wzrosła 10-40 razy szybciej niż erozja występuje na całym świecie. Nadmierna (lub przyspieszona) erozja powoduje problemy zarówno „na miejscu”, jak i „poza terenem”. Oddziaływania na miejscu obejmują spadek produktywności rolnictwa i (w przypadku naturalnych krajobrazów ) upadek ekologiczny , oba z powodu utraty bogatych w składniki odżywcze górnych warstw gleby . W niektórych przypadkach ostatecznym rezultatem jest pustynnienie . Skutki zewnętrzne obejmują sedymentację dróg wodnych i eutrofizację zbiorników wodnych, a także związane z osadami uszkodzenia dróg i domów. Erozja wodna i wietrzna to dwie główne przyczyny degradacji gruntów ; łącznie odpowiadają za około 84% globalnego zasięgu terenów zdegradowanych , co czyni nadmierną erozję jednym z najważniejszych problemów środowiskowych .

W Stanach Zjednoczonych rolnicy uprawiający grunty wysoce podatne na erozję muszą przestrzegać planu ochrony, aby kwalifikować się do niektórych form pomocy rolniczej.

Konsekwencje erozji gleby spowodowanej działalnością człowieka

Zobacz też

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne