Выбросы представляют собой песчаные углубления в экосистеме песчаных дюн ( псаммозер ), вызванные выносом осадков ветром .
Обычно встречающиеся в прибрежных условиях и на окраинах засушливых районов, выбросы имеют тенденцию образовываться, когда ветер размывает участки голого песка на стабилизированных растительных дюнах. Как правило, выбросы не образуются на активно текущих дюнах из-за того, что дюны должны быть связаны в некоторой степени, например, корнями растений. Эти впадины обычно начинаются на более высоких частях стабилизированных дюн из-за более значительного высыхания и нарушений, происходящих там, что обеспечивает большее поверхностное сопротивление и захват осадка, когда песок голый. В большинстве случаев открытые участки быстро восстанавливают растительность, прежде чем они могут стать выбросами и расшириться; однако, когда обстоятельства благоприятны, ветровая эрозия может выдолбить открытую поверхность и создать эффект туннелирования, который увеличивает локальную скорость ветра. Затем впадина может развиваться до тех пор, пока не достигнет неразмываемого субстрата, или морфология ограничит ее. Эродированные вещества поднимаются по крутым склонам впадины и откладываются на подветренной стороне выброса, что может образовать дюну, которая покрывает растительность и приводит к более крупной впадине; процесс, который помогает создавать параболические дюны . [1]
Обратите внимание, что вулканические образования, которые принимают форму впадин, иногда неофициально называют выбросами, например, «Выброс» ( лавовое озеро ) или «Большой выброс» в центральном Айдахо. [2]
Хотя в дюнах по всему миру обитает большое разнообразие растительности , большинство видов растений играют ключевую роль в определении того, будут ли образовываться выбросы или нет, в зависимости от того, насколько прочна их защитная оболочка, способная подавлять эрозию, и насколько способны некоторые виды-первопроходцы подавлять дальнейшую эрозию, если дюна обнажится. [3]
Защитная кожа
В первом случае основной целью защитной оболочки является сопротивление нарушениям, которые приведут к образованию открытых обнажений и созданию прорывов. Чтобы предотвратить эрозию, растительность помогает снизить сдвиговое напряжение , покрывая поверхность и механически связывая почву вместе. Защитная оболочка состоит из растительности, которая находится над и под поверхностью земли, и разлагающегося растительного опада. Кроме того, защитная оболочка может также состоять из самых разных видов, которые могут составлять такие среды, как луга и леса. Однако, если климат меняется , это может напрямую влиять на здоровье растительности, что может сделать оболочку хрупкой; тем не менее, скорость изменения может занять некоторое время и может быть разной для стабилизированных дюн в разных средах. [3]
Виды-пионеры
После того, как нарушения разрушают часть защитной оболочки, воздействие может расшириться и разрушить другие части оболочки; однако, некоторые виды растительности, такие как виды-пионеры , могут поселиться в отверстии и предотвратить дальнейшее расширение и дефляцию. Несмотря на то, что несколько видов растений можно классифицировать как колонизаторы, эти растения, как правило, выдерживают высокие скорости отложения осадка и плохие условия питания в выбросе. Более того, если выброс действительно образуется, отложенный материал, который перемещается из впадины, может либо продолжать откладываться с большей скоростью, чем может расти расти пионерная растительность, либо снова стабилизироваться. В основном из-за изменений климата виды -колонизаторы в значительной степени зависят от условий окружающей среды, которые могут резко меняться в отличие от растительности в защитной оболочке. [3]
Прибрежные песчаные дюны находятся прямо в глубине от пляжа и образуются, когда ветер выдувает сухой песок вглубь от пляжа. Из этого следует, что это может произойти только тогда, когда в глубине от пляжа есть область достаточно плоской земли. Со временем эта довольно негостеприимная поверхность будет колонизирована пионерными видами. Эти виды (например, трава маррам ) стабилизируют дюны и предотвратят их дальнейшее перемещение. Процесс сукцессии растений в конечном итоге приведет к тому, что эти дюны превратятся в лесные массивы (в зависимости от климата), и сформируется зрелая почва. [4]
Выбросы обеспечивают важную среду обитания для флоры и фауны . [5]
Нарушения — это общие фразы, которые определяют причину, которая создает обнажение в растительном покрове, чтобы в конечном итоге сформировать образование выброса. Вместо того, чтобы описываться как события, нарушения — это термины, которые описывают скорость, с которой прорывы создают отверстие и расширяются, тем не менее, существует множество типов нарушений, которые могут проникать через защитный растительный покров. Несмотря на то, что на образования выброса могут влиять многие факторы, нарушения обычно имеют три характеристики, которые определяют, будет ли образовываться и расширяться углубление. Первое свойство гласит, что нарушения должны иметь величину проникновения, превышающую прочность защитного растительного покрова. Проще говоря, если нарушение не может удалить защитную растительность, то ветровая эрозия не может создать углубление в стабилизированных дюнах . Второе свойство утверждает, что перемещение осадка в обнажении будет ограничено, если пространственное покрытие обнажения слишком мало. Предполагая, что отверстие очень уплотнено, длина захвата также будет очень тесной, что не позволит большому количеству частиц осадка выходить из обнажения. Наконец, третье свойство восклицает, что пространственная конфигурация нарушенных отверстий сильно влияет на длину захвата и транспортировку осадков в обнажении. Если бы было много нарушенных участков, которые граничат друг с другом в направлении по ветру, ветровая эрозия могла бы быть способна удалять и переносить большие количества частиц осадков, которые могли бы создавать выбросы. Таким образом, хотя масштаб нарушений действительно способствует образованию выброса, эти характеристики обычно помогают определить, могут ли эоловые процессы создавать впадину или нет. [3]
После того, как произошло обнажение, морфология выброса зависит от взаимодействия скорости и направления ветра с растительностью и рельефом стабилизированной дюны . Существует широкий спектр типов выброса, которые формируются в зависимости от этих факторов; однако научное сообщество в основном использует два типа выброса: ложбинный и блюдцеобразный. Хотя нет очевидной причины, по которой в определенном регионе формируется один тип, а не другой, выбросы блюдцеобразного типа обычно имеют полукруглую и блюдцеобразную форму, в то время как выбросы ложбинного типа имеют более вытянутую форму с глубокими дефляционными бассейнами и более крутыми склонами. Тем не менее, оба типа выброса имеют структуры, которые могут влиять на поток ветра внутри бассейна. [6]
В желобах рельеф структуры может ускорять потоки и формировать струи, которые приводят к максимальной эрозии вдоль дна бассейна дефляции и латеральному расширению склонов выброса. Кроме того, когда ветер течет поверх боковых стенок выброса, перенос осадка достигает своего максимума в средней оси осадочного лепестка желоба, что приводит к образованию параболической дюны . [6] Хотя некоторые исследования, такие как Хесп и Прингл (2001), отметили, что поток ветра, который был наклонен к ориентации выбросов, был втянут в впадину из-за зоны низкого давления в бассейне дефляции и был направлен параллельно ориентации выброса желоба. Однако в исследовании Смита, Джексона и Купера (2014) мало доказательств, подтверждающих, что поток ветра направлялся вдоль оси выброса, а скорее поток оставался постоянным в том направлении, в котором он тек до этого, или демонстрировал другие характеристики, такие как турбулентные разделенные потоки. [7]
Выбросы в форме блюдца указывают на замедление потока ветра вдоль бассейна дефляции, поскольку структура со временем расширяется за счет изменения направления потоков, размывающих стороны и расширяющихся против ветра. Из-за быстрого замедления блюдца имеют тенденцию образовывать короткие, широкие, радиальные осадочные склоны. [6] Когда поток ветра входит в выброс в форме блюдца, скорость ветра уменьшается при входе в выброс и ускоряется на подветренной стороне образования. Зона разделения развивается вдоль подветренного склона , когда ветер входит в выброс и замедляется, но он снова ускоряется, когда он снова присоединяется к бассейну и течет вверх к осадочной доле, где песок выводится. [8]
Несмотря на то, что они больше влияют на морфологию структур выброса, оба типа в основном имеют тенденцию к размыванию дефляционных бассейнов до тех пор, пока они не достигнут своего неразмываемого базового уровня. Исследование, проведенное Хеспом (1982), показывает, что длина осадконакопления не коррелирует с глубиной эрозии, а скорее с шириной выброса. Другими словами, по мере увеличения осадочной доли ширина выброса также увеличивается в соотношении от 1:2 до 1:3 в блюдцеобразных выбросах и 1:4 в желобчатых выбросах. [6]