Выбросы — песчаные впадины в экосистеме песчаных дюн ( псаммосере ), возникшие в результате выноса осадков ветром .
Выбросы, обычно встречающиеся в прибрежных районах и на окраинах засушливых районов, имеют тенденцию образовываться, когда ветер разрушает участки голого песка на устойчивых дюнах, покрытых растительностью. Как правило, выбросы не образуются на активно текущих дюнах из-за того, что дюны необходимо в какой-то степени связывать, например, корнями растений. Эти впадины обычно начинаются в более высоких частях стабилизированных дюн из-за более значительного высыхания и нарушений, происходящих там, что приводит к большему поверхностному сопротивлению и уносу наносов, когда песок обнажен. В большинстве случаев открытые территории быстро зарастают растительностью, прежде чем они смогут стать выбросами и расшириться; однако при благоприятных обстоятельствах ветровая эрозия может прорывать открытую поверхность и создавать туннельный эффект, который увеличивает местную скорость ветра. Затем может развиваться депрессия до тех пор, пока она не достигнет неразрушаемого субстрата или пока морфология не ограничит ее. Эродированные вещества поднимаются по крутым склонам впадины и откладываются на подветренной стороне выброса, что может образовать дюну, закрывающую растительность, и привести 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 происходить выбросы или нет, в зависимости от того, насколько сильна их защитная оболочка может подавлять эрозию и насколько способны некоторые виды-первопроходцы. может подавить дальнейшую эрозию, если дюна обнажится. [3]
Защитная кожа
В первом случае основной задачей защитной кожи является сопротивление воздействиям, которые могут привести к образованию открытых обнажений и выбросам. Чтобы предотвратить эрозию, растительность помогает уменьшить напряжение сдвига, покрывая поверхность и механически связывая почву. Защитная оболочка состоит из растительности, расположенной над и под поверхностью земли, и разлагающегося растительного опада. Кроме того, защитная кожа также может состоять из самых разных видов, которые могут образовывать такие среды, как луга и леса. Однако если климат изменится , это может напрямую повлиять на здоровье растительности, что может сделать кожу хрупкой; тем не менее, скорость изменений может занять некоторое время и может быть разной для стабилизированных дюн в разных средах. [3]
Вид-пионер
Как только нарушения разрушают часть защитной кожи, воздействие может расшириться и разрушить другие части кожи; однако некоторая растительность, например виды-пионеры , может поселиться в открытом месте и предотвратить дальнейшее расширение и дефляцию. Несмотря на то, что некоторые виды растений можно отнести к колонизаторам, эти растения имеют тенденцию выдерживать высокие темпы отложения наносов и плохие питательные условия во время выбросов. Более того, если выброс действительно образуется, отложенный материал, который выходит из депрессии, может либо продолжать откладываться с большей скоростью, чем может расти первоначальная растительность, либо снова стабилизироваться. В основном из-за изменений климата виды -колонизаторы сильно зависят от условий окружающей среды, которые могут резко меняться в отличие от растительности в защитной коже. [3]
Прибрежные песчаные дюны находятся недалеко от пляжа и образуются, когда ветер уносит сухой песок вглубь пляжа. Отсюда следует, что это может произойти только тогда, когда вдали от пляжа есть достаточно ровная территория. Со временем эта довольно негостеприимная поверхность будет заселена видами-первопроходцами. Эти виды (например, трава маррам ) стабилизируют дюны и предотвратят их дальнейшее движение. В процессе сукцессии растений в конечном итоге эти дюны превратятся в лес (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 воздействие на вегетативную кожу, приводящее в конечном итоге к образованию выброса. Нарушения — это не события, а термины, описывающие скорость, с которой нарушения создают отверстия и расширяются, однако существует множество типов нарушений, которые могут проникать через защитную растительную кожу. Несмотря на то, что на образование выбросов могут влиять многие факторы, возмущения обычно имеют три характеристики, которые определяют, будет ли формироваться и расширяться депрессия. Первое свойство гласит, что возмущения должны иметь величину проникновения, превышающую прочность защитной растительной кожи. Проще говоря, если пролом не может удалить защитную растительность, то ветровая эрозия не может создать депрессию в стабилизированных дюнах . Второе свойство утверждает, что транспортировка отложений в обнажении будет ограничена, если пространственный охват воздействия слишком мал. Если предположить, что отверстие очень уплотнено, длина выборки также будет очень тесной, что не позволит вынести большое количество частиц осадка за пределы обнажения. Наконец, третье свойство свидетельствует о том, что пространственная конфигурация нарушенных выработок существенно влияет на длину выборки и транспортировку наносов по обнажению. Если бы существовало множество нарушенных участков, граничащих друг с другом с подветренной стороны, ветровая эрозия могла бы удалить и перенести большое количество частиц наносов, что могло бы вызвать выбросы. Таким образом, хотя масштаб возмущений действительно способствует образованию выбросов, эти характеристики обычно помогают определить, могут ли Эоловые процессы создать депрессию или нет. [3]
После появления обнажения морфология выброса зависит от взаимодействия скорости и направления ветра с растительностью и топографией стабилизированной дюны . Существует широкий спектр типов выбросов, которые формируются в зависимости от этих факторов; однако научное сообщество в основном использует два типа выбросов: желоб и блюдце. Хотя нет очевидной причины, по которой в конкретном регионе формируется один тип, а не другой, тарелочные выбросы обычно имеют полукруглую и блюдцеобразную форму, тогда как желобные выбросы имеют более вытянутую форму с глубокими дефляционными бассейнами и более крутыми склонами. Тем не менее, оба типа выбросов имеют структуры, которые могут влиять на ветровой поток внутри бассейна. [6]
Во впадинах топография структуры может ускорять потоки и образовывать струи, которые приводят к максимальной эрозии вдоль дна дефляционного бассейна и латеральному расширению склонов выброса. Кроме того, когда ветер дует поверх боковых стенок выброса, перенос наносов достигает максимума в средней оси доли осадконакопления, что приводит к образованию параболической дюны . [6] Хотя некоторые исследования, такие как Хесп и Прингл (2001), отметили, что ветровой поток, который был наклонен к ориентации выбросов, втягивался в депрессию из-за зоны низкого давления в бассейне дефляции и направлялся параллельно ориентации выброса. сквозной выброс. Однако в исследовании Смита, Джексона и Купера (2014) мало доказательств того, что поток ветра направлялся вдоль оси выброса, а скорее поток оставался постоянным в том направлении, в котором он шел до этого, или демонстрировал другие характеристики, такие как турбулентность. разделенные потоки. [7]
Выбросы блюдца указывают на замедление ветрового потока вдоль дефляционного бассейна, поскольку структура со временем расширяется за счет изменения направления потоков, разрушающих боковые стороны и расширяющихся против ветра. Из-за быстрого торможения тарелки имеют тенденцию образовывать короткие, широкие радиальные склоны осадконакопления. [6] Когда поток ветра входит в выброс в форме тарелки, 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 снижает скорость, но он снова ускоряется, когда снова прикрепляется к бассейну и поднимается к лепестку отложений, где песок эвакуируется. [8]
Несмотря на то, что структуры выброса больше влияют на их морфологию, оба типа в основном имеют тенденцию к эрозии дефляционных бассейнов до тех пор, пока они не достигнут своего неразрушимого базового уровня. Исследование, проведенное Хеспом (1982), показывает, что длина отложений коррелирует не с глубиной эрозии, а скорее с шириной выброса. Другими словами, по мере увеличения лепестка осадконакопления ширина выброса также увеличивается в соотношении от 1:2 до 1:3 при выбросах тарелки и 1:4 при выбросах во впадине. [6]