受气候影响的河流

几十年来，地球科学家一直在努力探测气候对河流形成的影响，但直到现在还没有系统的证据。

在今天发表在《自然》杂志上的一篇论文中，加州大学圣塔芭芭拉分校的研究人员Katerina Michaelides和Michael Singer描述了河流形态上的一个明显的气候特征，挑战了现有的理论。该校地球研究所的教员、米切里德斯和辛格也已在英国预约，并与另外两名英国科学家合作调查这一现象。

水是往下坡流的，所以一条河从源头到河口的路径总是在高处下降。在一些河流中，这条路从高地陡然下降，然后在低地平缓下来。这就产生了一种被科学家们称为“长剖面”的海拔剖面，它是向上凹的，类似于碗的内部从边缘到底部的形状。相反，一条笔直的长轮廓线在高度上均匀下降，就像一个斜坡。

新的研究表明，河流的长剖面在潮湿地区呈凹形向上，而在干旱地区则逐渐变直。

该研究报告的主要作者、布里斯托尔大学的博士生陈绍安(音译)说:“这条长长的曲线是在数万年至数百万年的时间里逐渐形成的，因此它讲述了该地区气候历史的一个更大的故事。”“我们预计气候会影响河流的长剖面，因为它控制着河流中的水量，以及水推动泥沙沿河床流动的相关力量。”

到目前为止，科学家们还缺乏一个大型的、系统的河流数据集，这些河流跨越了地球上的气候区域。这阻碍了对气候和河流形态之间联系的全面探索。研究小组制作了一个新的免费的河流长剖面数据库，该数据库由NASA航天飞机最初收集的数据生成。他们使用由伦敦玛丽皇后大学的合著者斯图尔特·格里夫开发的专门软件，开发了一个新的长档案数据库，其中包括全球33万多条河流。

该研究首次在全球范围内表明，不同气候区河流长剖面形状存在明显差异，其原因在于干旱对河流流量的影响。

湿润地区的河流往往一年四季都在流动，不断地移动泥沙，将整体轮廓侵蚀成一个凹形向上。随着气候越来越干旱，河流移动泥沙的频率越来越低，每年只有几次降雨。此外，干旱的河流往往经历短暂而强烈的暴风雨，不会产生河流全长的流量。

研究人员通过一个数值模型研究了气候、水流和长剖面形状之间的关系，该模型模拟了河流剖面随时间随水流特征的演变。

作者指出，不管对河流剖面的所有其他潜在控制因素如何，水流特性对最终剖面形状有决定性的影响。也就是说，在他们的数据库中，水流气候表达的差异解释了不同气候区域剖面形状的变化。

加州大学圣巴巴拉分校负责这项研究的迈克尔里德斯说:“几十年来，教科书上的传统理论都认为，河流的长剖面是向上凹的。”“现有的理论偏向于在潮湿的河流中进行的观测，而湿润的河流比干旱的河流研究得更好，在发表的研究中也更有代表性。”

她补充说:“我们的研究表明，世界上许多河流的剖面并不是凹进去的，更直的剖面在干旱环境中更常见。”“尽管有许多其他控制因素混合在一起，但我们发现气候区河流的长剖面形状存在明显而系统的差异，这一事实相当引人注目。”

辛格对此表示赞同，他说:“很长一段时间以来，在景观中寻找气候特征一直是一个圣杯。我们终于发现了全球系统性表达的干旱特征。”