News Release 

新研究指出全球河川呈現氣候的影響

University of Bristol

IMAGE

IMAGE: A humid (bottom left) and semi-arid (bottom right) river showing the contrast in the expression of climate in streamflow. view more 

Credit: S A Chen

保密至2019年9月16日

新研究指出全球河川呈現氣候的影響

來自台灣的布里斯托大學地理科學系(School of Geographical Sciences, University of Bristol)博士生─陳宣安與研究團隊,今日發表論文於「自然期刊」(Nature),首次呈現出全球不同氣候區之間河川縱剖面形狀的差異。

數十年來,地球科學家一直想偵測氣候對於河川形成的影響,但直到如今仍沒有系統性的證據。

由布里斯托大學科學家們領導的一項新研究今日發表於自然期刊,顯示全球河川呈現明顯的氣候影響,並挑戰了現有理論。

如果您從一條河川的源頭走到出海口,將會走過一條海拔逐漸下降的路徑。在某些河川,這條路徑在高海拔地區會下降得比較快速,而到低海拔地區則逐漸變得平緩。這條路徑就呈現出海拔遞減且凹面向上的曲線(我們稱之為「縱剖面」),類似於碗的內側從邊緣下降到底部的形狀。相反地,如果您走在平直的縱剖面上,從源頭到出海口則呈現出海拔平均下降的情形,如坡道一般。

陳宣安等人的新研究顯示,儘管濕潤地區的河川縱剖面傾向於凹面向上的形態,在越乾燥的地區,剖面則會逐漸變得平直。

論文第一作者─陳宣安表示:「縱剖面於數萬至數百萬年間逐漸成形,所以述說了一個地區較大尺度的氣候史。我們預期氣候會影響河川縱剖面,是因為它控制了河川中有多少水流,以及水流有多大的力道能沿著河床移動土砂。」

直到現在,科學家還缺乏全球大尺度、系統性的跨氣候區河川資料庫,因此仍無法完整探討氣候與河川型態間的連結。本研究團隊以美國航空暨太空總署(NASA)的太空梭收集的資料製作出全新、可免費取得的河川縱剖面資料庫。他們以共同作者─倫敦瑪麗王后大學(Queen Mary University London)葛偉富博士(Dr Stuart Grieve)開發的專業軟體建立本資料庫,共計包含全球超過33萬條河川。

該研究首次在全球尺度顯示出不同氣候區的河川縱剖面形狀有明顯差異,而該差異背後的原因來自於不同乾燥度對河川水流的影響。

在濕潤地區,河川在一整年間大多有水流;該水流持續移動土砂並侵蝕剖面,產生凹面向上的形狀。

當氣候逐漸變得乾燥(從半乾燥、乾燥,到極乾燥氣候區),河川一年間只在下雨時流動數次,因此很少移動土砂。

此外,乾燥河川通常經歷短暫、高強度的暴雨,這種暴雨並不會在整條河川都產生水流。

本論文以數值模式模擬河川剖面在不同水流特性下隨時間的變化,以此解釋氣候、水流與縱剖面形狀之間的關聯。

作者們顯示,不論其他可能影響河川剖面的因子為何,水流特性對最終的剖面形狀有決定性地影響。他們證明不同氣候對水流的影響,可解釋資料庫中縱剖面形狀在不同氣候區之間的差異。

同樣來自布里斯托大學地理系,並領導本研究的麥克里底斯博士(Dr Katerina Michaelides)補充:「數十年來,教科書中的傳統理論都描述河川縱剖面會演變成凹面向上的形狀。然而現有理論傾向於分析來自濕潤地區河川的觀測,相較於乾燥地區的河川,前者在已出版的研究中有遠較完善的研究成果與較高的代表性。」

「我們的研究顯示,世界上許多河川的剖面並非凹面向上;在乾燥環境中,較平直的剖面才是較常見的。」

「我認為,乾燥地區的河川一直較少被研究與關注,尤其它們佔據全球約40%的地表面積。它們的水流特性可提供關於氣候對地表型態影響的獨特見解。」

論文:

‘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.

圖片:

本研究發現的不同氣候區河川縱剖面型態(上)。濕潤地區(左下)與半乾燥地區(右下)的河川,顯示不同氣候區河川水流的差異。

發布自布里斯托大學新聞辦公室(University of Bristol Press Office)。更多資訊,請來信press-office@bristol.ac.uk或撥打+44 (0)117 428 2489。

###

Disclaimer: AAAS and EurekAlert! are not responsible for the accuracy of news releases posted to EurekAlert! by contributing institutions or for the use of any information through the EurekAlert system.