Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ветровая эрозия почвы у подножия Чимборасо , Эквадор .
Скала, высеченная из дрейфующего песка под крепостной скалой в Аризоне (фото Тимоти Х. О'Салливана , Геологическая служба США, 1871 г.)

Эоловые процессы , также обозначаемые как эоловые , относятся к активности ветра при изучении геологии и погоды и, в частности, к способности ветра формировать поверхность Земли (или других планет ). Ветры могут разрушать , переносить и откладывать материалы и являются эффективными агентами в регионах с редкой растительностью , недостатком влажности почвы и большим количеством рыхлых отложений . Хотя вода является гораздо более мощной эрозионной силой, чем ветер, эоловые процессы важны в засушливых средах, таких как пустыни . [1]

Этот термин происходит от имени греческого бога Эола , хранителя ветров. [2]

Ветровая эрозия [ править ]

Смотрите также: Эолова пыль
Скала, созданная ветровой эрозией в регионе Альтиплано в Боливии.
Песок с гребня в дюнах Келсо в пустыне Мохаве , Калифорния.
Вырезанная ветром ниша в песчанике навахо недалеко от Моава, штат Юта

Ветер разрушает поверхность Земли за счет дефляции (удаление рыхлых мелкозернистых частиц турбулентным действием ветра) и истирания ( истирание поверхностей в результате шлифовки и пескоструйной обработки частицами, переносимыми ветром).

Регионы, в которых наблюдается интенсивная и продолжительная эрозия, называются зонами дефляции. Большинство эоловых зон дефляции состоит из пустынного тротуара , плоской поверхности из обломков горных пород, которая остается после того, как ветер и вода удалили мелкие частицы. Почти половина поверхности пустыни Земли - это каменистые зоны дефляции. Каменная мантия в пустынных тротуарах защищает нижележащий материал от дефляции.

Темное блестящее пятно, называемое пустынным лаком или каменным лаком, часто встречается на поверхностях некоторых пустынных скал, которые были открыты на поверхности в течение длительного периода времени. Марганец , оксиды , гидроксиды железа и глинистые минералы образуют большинство лаков и придают им блеск.

Бассейны дефляции, называемые выбросами , представляют собой впадины, образованные при уносе частиц ветром. Выбросы обычно небольшие, но могут достигать нескольких километров в диаметре.

Ветровые зерна истирают рельеф . В некоторых частях Антарктиды снежные хлопья, переносимые ветром, которые технически являются отложениями, также вызывают абразию обнаженных пород. [3] Измельчение частицами, переносимыми ветром, создает бороздки или небольшие углубления . Ventifacts - это камни, вырезанные, а иногда и отполированные абразивным действием ветра.

Скульптурные формы рельефа, называемые ярдами , достигают десятков метров в высоту и километров в длину и представляют собой формы, обтекаемые пустынными ветрами. Знаменитый Великий Сфинкс Гизы в Египте может быть модифицированным ярдангом.

Список основных эоловых движений [ править ]

Основные глобальные перемещения эоловой пыли, которые, как считается, влияют и / или находятся под влиянием погодных и климатических изменений:

  • В период с 2007 по 2011 год из Сахары (в частности, из Сахеля и впадины Боделе ) ежегодно с 2007 по 2011 год переносилось в среднем 182 миллиона тонн пыли, переносимой мимо западной окраины Сахары на 15-й долготе. Вариант: 86% (2007/11). Пункт назначения: 132 млн тонн пересекает Атлантический океан (в среднем), 27,7 млн ​​тонн приходится на бассейн Амазонки (в среднем), 43 млн - в Карибский бассейн. Техас и Флорида также получают пыль. В последние десятилетия события стали намного более обычными. Источник: данные спутникового наблюдения NASA Cloud-Aerosol Lidar и инфракрасного спутника Pathfinder ( CALIPSO ). [4] Зимние пыльные бури Харматтана в Западной Африке также приносят пыль в океан.
  • От пустыни Гоби до Кореи, Японии, Тайваня (временами) и даже на западе США (дует на восток). См. Также азиатскую пыль .
  • Пустыня Тар перед началом сезона дождей в направлении Дели, Уттар-Прадеш, Индо-Гангской равнины . Смотрите также +2018 индийских пылевые бури .
  • Шамал с июня по июль дует пыль, приносящая пыль преимущественно с севера на юг в Саудовскую Аравию, Иран, Ирак, ОАЭ и некоторые районы Пакистана.
  • Пыльные бури Haboob в Судане, Австралии, Аризоне, связанные с муссонами .
  • Хамсинская пыль из Ливии, Египта и Леванта весной связана с внетропическими циклонами .
  • Событие Dust Bowl в США принесло песок на восток. 5500 тонн было депонировано в районе Чикаго.
  • Сирокко песчаные ветры из Африки / Сахары дуют на север в Южную Европу.
  • Пустыня Калахари несет песок и пыль на восток через юг Африки в сторону Индийского океана.

Транспорт [ править ]

Пыльная буря приближается к Спирмену, штат Техас, 14 апреля 1935 года.
Пыльная буря в Амарилло, штат Техас . Фотография FSA Артура Ротштейна (1936 г.)
Массивная песчаная буря вот-вот накроет военный лагерь, когда она накатывает над Аль-Асадом , Ирак, незадолго до наступления темноты 27 апреля 2005 года.

Частицы переносятся ветром через взвесь, сальтацию (скачок или подпрыгивание) и ползание (катание или скольжение) по земле.

Небольшие частицы могут удерживаться в атмосфере во взвешенном состоянии. Восходящие потоки воздуха поддерживают вес взвешенных частиц и бесконечно удерживают их в окружающем воздухе. Типичные ветры у поверхности Земли взвешивают частицы диаметром менее 0,2 миллиметра и разносят их ввысь в виде пыли или тумана .

Сальтация - это движение частиц по ветру в серии скачков или прыжков. Соль обычно поднимает частицы размером с песок не более чем на один сантиметр над землей и распространяется со скоростью от половины до одной трети скорости ветра. Сальтирующее зерно может поразить другие зерна, которые подпрыгивают, чтобы продолжить сальтацию. Зерно также может ударить более крупные зерна, которые слишком тяжелы для охмеления, но которые медленно ползут вперед, поскольку их толкают сальтирующие зерна. Ползучесть составляет до 25 процентов движения зерна в пустыне.

Липарские мутность тока более известны как пыльные бури . Воздух над пустынями значительно охлаждается, когда через него проходит дождь. Этот более прохладный и плотный воздух опускается к поверхности пустыни. Когда он достигает земли, воздух отклоняется вперед и сметает поверхностный мусор в своей турбулентности, как пыльная буря.

Сельскохозяйственные культуры , люди, деревни и, возможно, даже климат страдают от пыльных бурь. Некоторые пыльные бури носят межконтинентальный характер, некоторые могут кружить вокруг земного шара , а иногда и целые планеты. Когда космический корабль Mariner 9 вышел на орбиту вокруг Марса в 1971 году, пыльная буря, продолжавшаяся один месяц, накрыла всю планету, таким образом отложив выполнение задачи фотографирования поверхности планеты. [5]

Большая часть пыли, переносимой пыльными бурями, имеет форму частиц размером с ил . Отложения этого выносимого ветром ила известны как лёсс . Самое мощное известное месторождение лёсса, 335 метров, находится на Лессовом плато в Китае . Та же самая азиатская пыль разносится на тысячи миль, образуя глубокие слои даже на Гавайях. [6] В Европе и в Северной и Южной Америке залежи лёсса обычно имеют толщину от 20 до 30 метров. Почвы, созданные на лёссах, в целом высокопродуктивны для сельского хозяйства.

Исследователи из Университета Хаджеттепе (Yücekutlu, N. et al., 2011) сообщили, что почва Сахары может содержать биодоступное железо, а также некоторые важные макро- и микроэлементы, пригодные для использования в качестве удобрения для выращивания пшеницы. Было показано, что почва Сахары может обладать потенциалом производства биодоступного железа при освещении видимым светом, а также содержит некоторые важные макро- и микронутриенты. Образец почвы Сахары был проанализирован методом XRD (метод дифракции рентгеновских лучей), преобладающим минералом был кварц, полевой шпат, кальцит, гипс и глина, соответственно. [7]

Эоловый перенос из пустынь играет важную роль в экосистемах во всем мире, например, путем транспортировки минералов из Сахары в бассейн Амазонки . [8] Сахарская пыль также является причиной образования красных глинистых почв в южной Европе. [9] На эоловые процессы влияет деятельность человека, например, использование полноприводных транспортных средств . [10]

Небольшие вихри, называемые пыльными дьяволами , обычны в засушливых странах и, как полагают, связаны с очень интенсивным локальным нагревом воздуха, который приводит к нестабильности воздушной массы. Пыльные дьяволы могут достигать высоты одного километра.

Депонирование [ править ]

Осажденные ветром материалы содержат ключи к прошлому, а также к текущему направлению и силе ветра. Эти особенности помогают нам понять нынешний климат и силы, которые его сформировали. Нанесенные ветром песчаные тела представлены песчаными пластами , рябью и дюнами .

Песчаные пласты - это плоские, слегка волнистые песчаные участки, покрытые зернами, которые могут быть слишком большими для сальтации. Они образуют примерно 40 процентов эоловых поверхностей осадконакопления. Песчаный покров Селима в восточной пустыне Сахара, занимающий 60 000 квадратных километров в южном Египте и северном Судане , является одним из крупнейших песчаных пластов на Земле. Селима в некоторых местах абсолютно плоская; в других - по его поверхности движутся активные дюны .

Ветер дует на поверхности песка рябь на поверхности в гребней и впадин, длинные оси которых перпендикулярны направлению ветра. Средняя длина скачков во время сальтации соответствует длине волны или расстоянию между соседними гребнями ряби. В виде ряби самые грубые материалы собираются на гребнях, вызывая обратную градацию . Это отличает мелкую рябь от дюн, где самые грубые материалы обычно находятся во впадинах. Это также отличительная черта между водной рябью и эоловой рябью.

Скопления наносов, унесенных ветром в насыпь или гребень , дюны имеют пологие подветренные склоны с наветренной стороны. Подветренная часть дюны, подветренный склон, обычно представляет собой крутой лавинный склон, называемый скользкой поверхностью . У дюн может быть более одного скольжения. Минимальная высота скольжения - около 30 сантиметров.

Выносимый ветром песок поднимается по пологой подветренной стороне дюны за счет сальтации или ползучести. Песок скапливается по краю, в верхней части трапа. Когда скопление песка на краю превышает угол естественного откоса , небольшая лавина зерен скатывается по поверхности скольжения. Дюна шаг за шагом движется по ветру.

Некоторые из наиболее значительных экспериментальных измерений движения эолового песка были выполнены Ральфом Алджером Багнольдом , британским военным инженером, работавшим в Египте до Второй мировой войны . Багнольд исследовал физику частиц, движущихся в атмосфере и осаждаемых ветром. Он распознал два основных типа дюн: серповидную дюну, которую он назвал « бархан », и линейную дюну, которую он назвал продольной или «сейф» (по-арабски «меч»).

В исследовании 2011 года, опубликованном в Catena, изучалось влияние растительности на накопление эоловой пыли в семиаридных степях на севере Китая. Используя серию лотков с разным растительным покрытием и контрольную модель без какого-либо покрытия, авторы обнаружили, что увеличение растительного покрова повышает эффективность накопления пыли и добавляет в окружающую среду больше питательных веществ, особенно органического углерода. Их данные выявили две критические точки: 1. Эффективность улавливания пыли медленно увеличивается при покрытии более 15% и быстро снижается при покрытии менее 15%. 2. при покрытии 55% -75% накопление пыли достигает максимальной емкости. [11]

В Европе Европейская комиссия поручила Объединенному исследовательскому центру разработать первую общеевропейскую карту ветровой эрозии. На первом этапе группа ученых использовала набор данных по верхнему слою почвы LUCAS [12] для определения подверженности ветровой эрозии европейских почв. [13] Затем они разработали индекс восприимчивости земель [14] для качественной оценки ветровой эрозии. Наконец, они модифицировали модель RWEQ для оценки потерь почвы из-за ветровой эрозии в сельскохозяйственных почвах Европы. [15]

Трехлетнее количественное исследование влияния удаления растительности на ветровую эрозию показало, что удаление трав в эоловой среде увеличивает скорость осаждения почвы. В том же исследовании была показана связь между снижением плотности растений и уменьшением количества питательных веществ в почве. Аналогичным образом было показано, что горизонтальный поток почвы через испытательный участок увеличивается с увеличением удаления растительности. [16]

В исследовании 1998 года, опубликованном в журнале Earth Surfaces Processes and Landforms, изучалась взаимосвязь между растительным покровом на поверхности песка и скоростью переноса песка. Было обнаружено, что поток песка экспоненциально уменьшался с ростом растительного покрова. Это было сделано путем измерения участков земли с разной степенью растительности относительно скорости переноса песка. Авторы утверждают, что это соотношение может быть использовано для управления скоростью потока наносов путем введения растительности в область или для количественной оценки антропогенного воздействия, распознавая влияние потери растительности на песчаные ландшафты. [17]

  • Кросс-подстилка из песчаника возле горы Кармель дороги, Национальный парк Зайон , указывая действие ветра и песка дюн образования до образования породы (NPS фото по George A. Grant , 1929)

  • Мескитовые плоские дюны в Долине Смерти, смотрящие на горы Коттонвуд с северо-западного рукава Звездной дюны (2003)

  • Голоценовое месторождение эолианита на Лонг-Айленде, Багамы . Эта пачка образована переносимыми ветром зернами карбоната. (2007)

  • Эоловые отложения около Аддеха, Кольский Тембиен , Эфиопия . (2019)

См. Также [ править ]

  • Эолийские формы рельефа  - формы рельефа, образованные ветром.
  • Азиатская пыль
  • Формула Багнольда
  • Бархан  - дюна в форме полумесяца
  • Библиография Aeolian Research  - библиография 2015 г. по изучению отделения, переноса и осаждения отложений ветром
  • Кросс-слоистость
  • Дрейкантер  - тип выветривания, который обычно образуется в пустыне или приледниковой среде из-за абразивного действия песка.
  • Дюна  - холм из рыхлого песка, построенный эоловыми процессами или потоком воды.
  • Меданос (геология)
  • Нивео-эоловые отложения  - Отложение отложений на снег или лед ветром
  • Соль (геология)  - перенос частиц флюидами
  • Sandhill  - тип экологического сообщества или ксерической экосистемы, поддерживаемой лесными пожарами.
  • Перенос отложений  - движение твердых частиц, как правило, под действием силы тяжести и захвата жидкости.
  • Физика выдувного песка и пустынных дюн  - Книга Ральфа Алджера Багнольда
  • Ventifact  - Камень , разрушенный ветром песком или ледяными кристаллами.
  • Ветровая эрозия легких европейских почв
  • Ярданг  - обтекаемая форма эолового рельефа.

Ссылки [ править ]

  • Хьюз, Дж. Дональд (2016). Что такое экологическая история? (2-е изд.). Кембридж: Polity Press.
  1. ^ «Эоловые процессы» . Пустыни: геология и ресурсы . Геологическая служба США. 1997 . Дата обращения 24 августа 2020 .
  2. ^ "Эолийский" . Dictionary.com . Dictionary.com LLC. 2020 . Дата обращения 24 августа 2020 .
  3. ^ National Geographic Альманах географии, 2005, страница 166, ISBN 0-7922-3877-X . 
  4. ^ "Сахарская пыль питает растения Амазонки" . 2015-02-24.
  5. ^ Hsui, Альберт Т. (2001). «Геология Марса: Эолийские острова» . Проверено 30 сентября 2012 .
  6. ^ Курц, Эндрю C; Дерри, Луи А; Чедвик, Оливер А (2001). «Наращивание азиатской пыли на гавайские почвы: баланс изотопных, элементарных и минеральных масс» (PDF) . Geochimica et Cosmochimica Acta . 65 (12): 1971–1983. Bibcode : 2001GeCoA..65.1971K . DOI : 10.1016 / S0016-7037 (01) 00575-0 . ISSN 0016-7037 . Проверено 14 января 2016 года .  
  7. ^ Юджекутлу, Нихал; Терзиоглу, Серпил; Сайдам, Джемаль; Bildacı, Işık (2011). «Органическое земледелие с использованием почвы Сахары: может ли оно быть альтернативой удобрениям?» (PDF). Журнал Хаджеттепе биологии и химии. 39 (1): 29–38. Проверено 23 марта 2015 года.
  8. ^ Корен, Илан; Кауфман, Йорам Дж; Вашингтон, Ричард; Тодд, Мартин С; Рудич, Йинон; Мартинс, Дж. Вандерлей; Розенфельд, Даниэль (2006). «Впадина Боделе: единственное место в Сахаре, дающее большую часть минеральной пыли лесам Амазонки» . Письма об экологических исследованиях . 1 (1): 014005. Bibcode : 2006ERL ..... 1a4005K . DOI : 10.1088 / 1748-9326 / 1/1/014005 . ISSN 1748-9326 . Проверено 14 января 2016 года . 
  9. ^ Muhs, Daniel R .; Budahn, Джеймс; Авила, Анна; Скипп, Гэри; Фриман, Джошуа; Паттерсон, ДеАнна (сентябрь 2010 г.). «Роль африканской пыли в формировании четвертичных почв на Майорке, Испания и последствия для генезиса красных средиземноморских почв». Обзоры четвертичной науки . 29 (19–20): 2518–2543. Bibcode : 2010QSRv ... 29.2518M . DOI : 10.1016 / j.quascirev.2010.04.013 .
  10. ^ Retta, A .; Вагнер, Л. Е.; Татарко, Дж. (2014). «Воздействие незаконного оборота военной техники на растительность и объемную плотность почвы в Форт-Беннинге, штат Джорджия» (PDF) . Сделки ASABE . 57 (4): 1043–1055. DOI : 10,13031 / trans.57.10327 . ISSN 2151-0032 . Проверено 14 января 2016 года .  
  11. ^ Ян, Ючунь; Сюй, Синлян; Синь, Сяопин; Ян, Гуйся; Ван, Сюй; Ян, Руируи; Чен, Баоруй (01.12.2011). «Влияние растительного покрова на накопление эоловой пыли в семиаридных степях северного Китая». КАТЕНА . 87 (3): 351–356. DOI : 10.1016 / j.catena.2011.07.002 .
  12. ^ Orgiazzi, A .; Ballabio, C .; Panagos, P .; Jones, A .; Фернандес-Угальде, О. (2018). «LUCAS Soil, крупнейший расширяемый набор данных о почвах для Европы: обзор» . Европейский журнал почвоведения . 69 : 140–153. DOI : 10.1111 / ejss.12499 . ISSN 1365-2389 . 
  13. ^ Боррелли, Паскуале; Баллабио, Криштиану; Панагос, Панос; Монтанарелла, Лука (2014). «Подверженность ветровой эрозии почв Европы» . Геодермия . 232–234: 471–478. Bibcode : 2014Geode.232..471B . DOI : 10.1016 / j.geoderma.2014.06.008 .
  14. ^ Боррелли, Паскуале; Панагос, Панос; Баллабио, Криштиану; Лугато, Эмануале; Вейнантс, Мелани; Монтанарелла, Лука (2016-05-01). «На пути к панъевропейской оценке подверженности земель ветровой эрозии» . Деградация земель и развитие . 27 (4): 1093–1105. DOI : 10.1002 / ldr.2318 . ISSN 1099-145X . 
  15. ^ Borrelli, P .; Lugato, E .; Montanarella, L .; Панагос, П. (2017-01-01). «Новая оценка потери почвы из-за ветровой эрозии в сельскохозяйственных почвах Европы с использованием подхода количественного пространственно-распределенного моделирования» . Деградация земель и развитие . 28 (1): 335–344. DOI : 10.1002 / ldr.2588 . ISSN 1099-145X . 
  16. ^ Ли, Джунран; Окин, Григорий С .; Альварес, Лорелей; Эпштейн, Ховард (2007-08-08). «Количественное влияние растительного покрова на ветровую эрозию и потерю питательных веществ в почве на пустынных пастбищах на юге Нью-Мексико, США» . Биогеохимия . 85 (3): 317–332. DOI : 10.1007 / s10533-007-9142-у . ISSN 0168-2563 . S2CID 93280562 .  
  17. ^ Ланкастер, Николас; Баас, Энди (1998-01-01). «Влияние растительного покрова на перенос песка ветром: полевые исследования на озере Оуэнс, Калифорния». Процессы земной поверхности и формы рельефа . 23 (1): 69–82. Bibcode : 1998ESPL ... 23 ... 69L . DOI : 10.1002 / (SICI) 1096-9837 (199801) 23: 1 <69 :: AID-ESP823> 3.0.CO; 2-G . ISSN 1096-9837 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Библиография эоловых исследований
  • Факты о ветровой эрозии и пыльных бурях на Великих равнинах , организованный Департаментом правительственной документации ЕНТ
  • «Эолийские исследования» . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  • Международное общество эоловых исследований, ISAR
  • «Эоловые процессы» . USGS. 1997. Архивировано 1 декабря 2006 года . Проверено 1 ноября 2006 .