伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的洛伊丝·约克苏里安 这三个面板展示了1000万年来景观和河流网络演变的模型结果
第一个面板代表0到500万年，第二个面板显示500万到1000万年，第三个面板显示1000万到1500万年
信用:杰弗里·光 前伊利诺伊大学香槟分校研究生杰弗里·光(Jeffrey Kwang)的一项新研究，他现在在马萨诸塞州大学阿姆赫斯特分校；堪萨斯州立大学的阿比盖尔·兰斯顿；伊利诺伊州土木与环境工程教授加里·帕克深入研究了河流侵蚀和排水模式的垂直和横向(或深度和宽度)组成部分
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上
帕克说:“树木的树状结构为树叶生长提供新鲜的末端，并尽可能多地收集光线。”
“如果你砍掉一些树枝，它们会以树枝状模式重新生长
在我们的研究中，我们想知道当河流系统的路径改变时，它们的行为是否相似，即使现有的数值模型不能复制这一点
" 在之前伊利诺伊州进行的一项研究中，帕克和光用沙箱和水流景观模型做了实验，在模型上印上蜿蜒的S形溪流
随着水的继续流动，随着时间的推移，这些系统最终将S形通道改变为人们越来越熟悉的树枝状模式——这是数值模型无法预测的
“这告诉我们，数字模型中缺少一些关键元素，”光说
“我观察到的一件事是，模型沙箱溪流中的河道正在横向或横向迁移，以重组排水网络
这种横向迁移在其他研究人员的实验中已经观察到，但没有被数值模型捕捉到
我认为这一定是数值模型和物理模型不同的地方
" 帕克和光意识到这一点后不久，光和兰斯顿就在圣
明尼苏达大学安东尼·福尔斯实验室
他们发现了横向河流侵蚀的共同利益
兰斯顿说:“通过研究现有的河流排水模型，杰弗里和我发现景观演变模型中的初始条件被忽视了。”
“通常，它们从平坦、无特征的表面开始，表面有非常小的随机凸起
我们想知道，引入更复杂的初始条件，如杰弗里在早期实验中使用的蜿蜒流印记，是否会对数值模型产生很大影响
" 改变初始建模条件也促使研究人员重新思考横向侵蚀相对于纵向侵蚀的重要性，挑战传统的侧重于纵向侵蚀的建模实践
他们决定使用垂直侵蚀进行数值模拟，另一组使用垂直和横向侵蚀
结合这些新想法，该团队创建了一个景观演变模型，模拟了一个具有初始S形河道和垂直侵蚀的河流网络
光说，在将模型运行到500万年后，这条河雕刻出一个深峡谷，保留了S形图案，这不太现实
在500万年的时候，研究小组在模型中引入了一个垂直和横向侵蚀的场景，这个场景是由兰斯顿和科罗拉多大学博尔德分校的格雷戈里·塔克教授开发的
河道开始迁移，并将河流网络重新组织成更真实的树枝状图案
在1000万年的时候，这个模型开始像一棵树，并在1500万年的时候继续变得更加树枝状
“我们的工作表明，河道的横向迁移，一种在景观演化模型中通常被忽略的机制，有可能彻底重组河流网络，”光说
该团队计划研究沉积物类型和地质特征(如山脉、断层和裂缝)在这一过程中的作用
研究人员说，在一些地方，潜在的地质对排水模式有巨大的影响，需要在模型中考虑这些因素
研究人员说，了解河流如何自然演变或在工程措施改变路线后反弹，将有助于决策者规划未来的土地使用
“例如，在规划有毒废物的储存时，展望未来几十年、几百年甚至几千年是很重要的，”光说
“随着时间的推移，附近河流的横向迁移可能会构成重大威胁
" 帕克说:“多年来，我们已经知道山区河流的横向迁移，但没有人想到把它放入一个模型中，并运行数百年到数千年到数百万年。”
“这是第一次有人尝试这样做，我们对结果非常兴奋
"
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