台湾布里斯托大学地理科学系陈宣安团队新研究指出全球河川呈现气候的影响

台湾布里斯托大学地理科学系陈宣安团队新研究指出全球河川呈现气候的影响(Credit: S A Chen)
（神秘的地球uux.cn报道）据EurekAlert!：来自台湾的布里斯托大学地理科学系（School of Geographical Sciences, University of Bristol）博士生─陈宣安与研究团队，今日发表论文于「 自然期刊」（Nature），首次呈现出全球不同气候区之间河川纵剖面形状的差异。
数十年来，地球科学家一直想侦测气候对于河川形成的影响，但直到如今仍没有系统性的证据。
由布里斯托大学科学家们领导的一项新研究今日发表于自然期刊，显示全球河川呈现明显的气候影响，并挑战了现有理论。
如果您从一条河川的源头走到出海口，将会走过一条海拔逐渐下降的路径。 在某些河川，这条路径在高海拔地区会下降得比较快速，而到低海拔地区则逐渐变得平缓。 这条路径就呈现出海拔递减且凹面向上的曲线（我们称之为「纵剖面」），类似于碗的内侧从边缘下降到底部的形状。 相反地，如果您走在平直的纵剖面上，从源头到出海口则呈现出海拔平均下降的情形，如坡道一般。
陈宣安等人的新研究显示，尽管湿润地区的河川纵剖面倾向于凹面向上的形态，在越干燥的地区，剖面则会逐渐变得平直。
论文第一作者─陈宣安表示：「纵剖面于数万至数百万年间逐渐成形，所以述说了一个地区较大尺度的气候史。 我们预期气候会影响河川纵剖面，是因为它控制了河川中有多少水流，以及水流有多大的力道能沿着河床移动土砂。 」
直到现在，科学家还缺乏全球大尺度、系统性的跨气候区河川数据库，因此仍无法完整探讨气候与河川型态间的链接。 本研究团队以美国航空暨太空总署（NASA）的航天飞机收集的数据制作出全新、可免费取得的河川纵剖面数据库。 他们以共同作者─伦敦玛丽王后大学（Queen Mary University London）葛伟富博士（Dr Stuart Grieve）开发的专业软件建立本数据库，共计包含全球超过33万条河川。
该研究首次在全球尺度显示出不同气候区的河川纵剖面形状有明显差异，而该差异背后的原因来自于不同干燥度对河川水流的影响。
在湿润地区，河川在一整年间大多有水流；该水流持续移动土砂并侵蚀剖面，产生凹面向上的形状。
当气候逐渐变得干燥（从半干燥、干燥，到极干燥气候区），河川一年间只在下雨时流动数次，因此很少移动土砂。
此外，干燥河川通常经历短暂、高强度的暴雨，这种暴雨并不会在整条河川都产生水流。
本论文以数值模式仿真河川剖面在不同水流特性下随时间的变化，以此解释气候、水流与纵剖面形状之间的关联。
作者们显示，不论其他可能影响河川剖面的因子为何，水流特性对最终的剖面形状有决定性地影响。 他们证明不同气候对水流的影响，可解释数据库中纵剖面形状在不同气候区之间的差异。
同样来自布里斯托大学地理系，并领导本研究的麦克里底斯博士（Dr Katerina Michaelides）补充：「数十年来，教科书中的传统理论都描述河川纵剖面会演变成凹面向上的形状。 然而现有理论倾向于分析来自湿润地区河川的观测，相较于干燥地区的河川，前者在已出版的研究中有远较完善的研究成果与较高的代表性。 」
「我们的研究显示，世界上许多河川的剖面并非凹面向上；在干燥环境中，较平直的剖面才是较常见的。 」
「我认为，干燥地区的河川一直较少被研究与关注，尤其它们占据全球约40%的地表面积。 它们的水流特性可提供关于气候对地表型态影响的独特见解。 」
论文：
‘Aridity is expressed in river topography globally’ by S-A. Chen, K. Michaelides, S. Grieve and M.B. Singer in Nature. https://www.nature.com/articles/s41586-019-1558-8.
图片：
本研究发现的不同气候区河川纵剖面型态（上）。 湿润地区（左下）与半干燥地区（右下）的河川，显示不同气候区河川水流的差异。
发布自布里斯托大学新闻办公室（University of Bristol Press Office）。 更多信息，请来信[email protected]或拨打+44 (0)117 428 2489。

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