A questão aparentemente simples sobre o que governa as formas dos canais dos rios tem sido um desafio de longa data para geólogos e engenheiros civis. Um novo estudo conduzido por cientistas da UC Santa Cruz mostra que a quantidade de sedimentos que um rio transporta é um fator chave na determinação da geometria do canal do rio e do tamanho dos grãos de sedimento no leito do rio.

As evidências, publicado em 13 de março no Proceedings of the National Academy of Sciences , minar uma suposição comum sobre rios com leitos de cascalho. A ideia, apoiado por décadas de observações, é que rios com leitos de cascalho alcançam um equilíbrio, chamado de canal de limite, onde os grãos de tamanho médio no leito do rio só começam a se mover quando o canal está cheio (o estágio de "fluxo bancário cheio", perto de uma inundação).

"Se todos os canais são canais de limiar, isso é conveniente porque nos ajuda a fazer previsões para decisões de gerenciamento e para modelar a evolução da paisagem, "disse a primeira autora Allison Pfeiffer, doutorando em ciências da Terra e planetárias na UC Santa Cruz.

Mas Pfeiffer descobriu que a suposição não é válida para rios em regiões com altas taxas de erosão, levando a grandes quantidades de sedimentos se movendo através dos canais dos rios. Essas condições são comuns em íngremes, paisagens tectonicamente ativas encontradas ao longo da costa oeste da América do Norte. Quando Pfeiffer analisou dados sobre geometrias de canal e taxas de erosão para rios com leito de cascalho em toda a América do Norte, ela descobriu que a maioria dos rios que violam a suposição de limite está na costa oeste.

"Rios em paisagens íngremes como as montanhas de Santa Cruz transportam muitos sedimentos em comparação com os rios em, dizer, Michigan ou no interior do estado de Nova York, "Pfeiffer disse." Esses rios com alto suprimento de sedimentos ajustaram sua geometria para transportar sedimentos em fluxos mais moderados, portanto, não é necessário um evento de inundação para mover uma grande quantidade de sedimentos. "

Como resultado, o sedimento no leito do rio é muito mais fino do que seria previsto pelo modelo de canal de limiar. Co-autor Noah Finnegan, professor associado de ciências terrestres e planetárias na UC Santa Cruz, explicou que os canais de limiar só podem se desenvolver em ambientes onde um baixo suprimento de sedimentos permite que os grãos menores sejam varridos e não substituídos. Deixada para trás está uma camada de "blindagem" no leito do rio, consistindo de grãos maiores que só podem se mover nas taxas de fluxo mais altas.

"Os rios da costa oeste tendem a ter uma camada de armadura menos desenvolvida, "Finnegan disse." Se você mudar o suprimento de sedimentos, a coisa mais rápida de ajustar será o tamanho do grão na camada de armadura. "

Quando ele e seus alunos fazem medições em rios locais, ele disse, os resultados normalmente não estão em conformidade com o paradigma do canal de limite. Pfeiffer encontrou isso no decorrer de um projeto para prever a distribuição do habitat de desova de salmão nas montanhas de Santa Cruz. Os salmões precisam de cascalho em uma determinada faixa de tamanho para construir seus ninhos. Usando a suposição de limite, As previsões de Pfeiffer sobre o tamanho do cascalho erraram por um fator de três.

"Isso pode ser uma grande diferença para um salmão Coho, ", disse ela." Agora sabemos que o suprimento de sedimentos é um fator-chave que deve ser levado em consideração se estamos tentando prever o habitat do salmão. "

As descobertas também podem ter implicações práticas para o desenho de projetos de restauração de rios. Rios são sistemas que se autoformam, e seus canais são formados e reformados a cada inundação. Os esforços para impor designs humanos a eles nem sempre são bem-sucedidos.

"Os rios são quebra-cabeças complicados que continuam a nos trazer novos desafios, "Pfeiffer disse." A importância do suprimento de sedimentos talvez tenha sido subestimada. Ainda não temos o tipo de modelo teórico de canais de rios que gostaríamos de ter, mas este estudo mostra que o suprimento de sedimentos é uma variável que deve ser incluída no modelo. "