Miért ágazik szét némely folyó több ágra?
Azt, hogy egy folyó egy mederben halad-e, vagy több ágra bomlik, már száz éve is rejtély övezte. A UC Santa Barbara földrajzkutatói most globális műholdfelvételek 36 évnyi adatsora alapján tártak fel meghatározó mozgatórugókat. Egy tudományos áttöréssel kimutatták: ha a folyó partját gyorsabban mossa el az erózió, mint ahogy az üledék lerakódik a túloldalon, a meder idővel folyamatosan szélesedik, majd kettéválik, így alakulnak ki a többágú (fonatos) folyók.
Egyszerűen: egy ágú marad az a folyó, ahol az erózió és az üledéklerakódás egyensúlyban van. Ha az erózió felülkerekedik, a folyó egyre szélesebb lesz, majd idővel több ágra szakad.
Egy- és többágú folyók természete
A földtudósok hagyományosan külön kezelik az egy- és többágú folyókat. Bár egyik típus sem gyakoribb a másiknál, a világ legnagyobb folyamainak többsége több ágra bomlik, kivéve például a Mississippi folyót, amely végig egyetlen mederben kanyarog. A laboratóriumi kutatások főként ezekkel az egyszerűbb, egyágú folyókkal foglalkoztak, míg a modellezésben általában a bonyolult, fonatos medrek kerültek előtérbe.
Az ötlet, hogy ezt a kérdést kutassák, egy minnesotai laborban született. Az egyik kutató észrevette, hogy laborban a többágú minifolyók folyamatosan szélesednek és szétválnak, dacára annak, hogy az iskolában azt tanították, az erózió és a lerakódás kiegyenlíti egymást. Ez indította el a kutatást: vajon a természetben is így működik ez?
Műholdak nyomoznak 700 ezer kilométeren
A csapat a Google Earth Engine-ben elérhető Landsat műholdképeken 84 különböző folyót vizsgált világszerte. Egy képalkotó algoritmus segítségével követték nyomon az eróziót és az üledékképződést. Azt látták, hogy az egyágú folyókban a két folyamat kiegyenlíti egymást, emiatt a meder szélessége stabil, s ezek a folyók szélesen kanyarognak. Ezzel szemben a többágú folyókban az erózió gyorsabb, a meder szélesedik, majd elhasad. Ezek a folyók gyakran újrakeverik ágaikat, így nem maradnak tartósan egyik oldalon sem.
Fontos, hogy a többágú folyók is ugyanannyi vizet szállítanak, csak a mederfoltok folyamatosan átrendeződnek. Az így kimosódott üledékből a mederből kiemelkedő szigetek és zátonyok jönnek létre, amelyek magukat a fonatos ágakat választják el.
Akadt néhány kivétel is: például a brazil São Francisco folyó nem mutatott túlzott eróziót, köszönhetően a duzzasztásnak és a vízkivételnek, amelyek összehúzták a folyót, eltérítve a korábbi egyensúlyi állapotától.
Kicsit több üledék, és minden más lesz
Korábban úgy gondolták, hogy a meder formáját főleg a lejtőszög, vízhozam, üledéktípus és partstabilitás határozza meg. Az új eredmények viszont azt mutatják: a medertípus elsődlegesen az erózió és az üledékképződés arányától függ – a többi tényező csak ezt az egyensúlyt befolyásolja.
Tér kell a folyóknak, ha önmaguk akarnak lenni
A 20. században a folyókat sok helyen beton- vagy földgátak közé szorították, elvágva őket a természetes árterüktől. Ez ugyan megnövelte a művelhető területek méretét, de óriási környezeti és hosszú távú kockázatokat eredményezett. Az ártér kiszárad, a folyómeder kiemelkedik, így egyre valószínűbbé válik, hogy árvíz vagy gátszakadás esetén a víz hirtelen elönti a kiszáradt síkságot. Elég csak visszagondolni a Katrina hurrikánra – a Mississippi ártérének hosszú elszigetelése miatt a víz özönvízszerűen árasztotta el a várost.
Ezért egyre több természetalapú folyóhelyreállítási projekt indult, mert kiderült: ha a folyót visszacsatolják ártéréhez, elég gyorsan képes visszaállni természetes, szétágazó formájára. Az új kutatások alapján már ki lehet számolni, mennyi területet és időt igényel egy folyó a teljes öngyógyuláshoz – a képlet a medrelhagyás gyakoriságát, az ágak számát, valamint az energia (vízi sodrás) nagyságát is magába foglalja.
Egy egyágú folyónak körülbelül tízszer több helyre és időre van szüksége ahhoz, hogy ugyanarra a természetes állapotra visszatérjen, mint egy azonos erejű fonatos folyó.
Lehet, hogy olcsóbb visszaadni a folyóknak a szabadságot?
A felismeréseket az infrastruktúra-fejlesztésekben is lehet hasznosítani: pontosabban tervezhető a helyreállítási zóna, és könnyebben értékelhető a projektek költsége. Az eredmények alapján sok, eddig túl drágának vagy lehetetlennek tartott helyreállítási projekt mégis megvalósítható lehet, hiszen rengeteg folyó eredetileg többágú volt, csak az ember változtatta őket egysíkúvá. Az 1930-as évekből származó térképek például többágú Mississippit mutatnak (Mississippi River), mielőtt szabályozni kezdték volna.
A UCSB kutatói jelenleg azt is vizsgálják, hogy az éghajlatváltozás és az emberi beavatkozások hogyan módosítják a folyók ágstruktúráját. A csapat tagjai többek között a duzzasztott folyók alakulását kutatják, valamint azt, hogyan szállít üledéket egy-egy folyam ténylegesen.
A folyók nélkül nem is lennénk
Folyóink nélkül nem lenne mit öntözni, nem tudnánk termelni, nem lenne mivel árut szállítani. De ők azok is, amelyek kiönthetnek, új utakat keresve letörölhetnek városokat a térképről. Ha jobban megértjük működésüket, esélyt kapunk arra, hogy együtt tudjunk élni ezekkel a kiszámíthatatlan, de nélkülözhetetlen szereplőkkel – különösen most, a gyorsan változó világban.
