رودخانه‌ها مسیر خود را براساس فرسایش انتخاب می‌کنند

درک این‌که چرا برخی از رودخانه‌ها، آبراه‌های واحدی را تشکیل می‌دهند، درحالی‌که برخی دیگر به رشته‌های زیادی تقسیم می‌شوند، بیش از یک قرن است که محققان را سردرگم کرده است. جغرافی‌دانان دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، به‌تازگی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای جهانی ۳۶ساله، دینامیک آبراهه‌ها را در امتداد ۸۴ رودخانه نقشه‌برداری کردند تا مشخص کنند چه چیزی این جنبه از رفتار رودخانه‌ها را تعیین می‌کند.
آستین چادویک، محقق پسادکترا و نویسنده‌ اصلی این مطالعه می‌گوید: «ما دریافتیم که اگر رودخانه‌ها کرانه خود را سریع‌تر از رسوب‌گذاری در کرانه مقابل خویش فرسایش دهند، آبراهه‌های متعددی ایجاد می‌کنند. این امر باعث می‌شود که یک آبراه به مرور زمان گسترش یافته و تقسیم شود.»
این نتایج که در تاریخ دهم ژوئیه (۲۰تیر) در مجله Science منتشر شده است، یک معمای دیرینه در علم رودخانه‌ها را حل می‌کند. آنها در این مطالعه همچنین بینشی در مورد مخاطرات طبیعی و تلاش‌های احیای رودخانه‌ها ارائه داده‌اند.
   
تفکیک رودخانه‌ها
دانشمندان علوم زمین مدت‌هاست که رودخانه‌ها را به دو دسته تک‌آبراهه و چندآبراهه تقسیم کرده‌اند و عموما این دو را جداگانه بررسی می‌کنند. درحالی‌که هیچ‌کدام از این دو نوع رودخانه به‌وضوح از دیگری بیشتر نیستند، اما اکثر بزرگ‌ترین رودخانه‌های جهان چند آبراهه هستند. تنها استثنای قابل توجه در این مورد، رودخانه تک‌آبراهه می‌سی‌سی‌پی در ایالات متحده است که تحقیقات رودخانه‌ای زیادی نیز درآن انجام شده است.بیشتر تحقیقات میدانی برروی رودخانه‌های تک رشته‌ای متمرکز شده‌اند، تاحدودی به این دلیل که ساده‌تر هستند.درهمین حال، کارهای تجربی به‌دلیل چالش‌های بازسازی کانال‌های تک‌رشته‌ای در آزمایش‌های مخزن آزمایشگاهی، بر روی رودخانه‌های چندرشته‌ای متمرکز شده‌اند.ایده این پژوهش هنگام کار بر روی یکی از این آزمایش‌های مخزنی در آزمایشگاه سنت آنتونی فالز دانشگاه مینه‌سوتا به ذهن چادویک رسید. او هنگام بررسی رودخانه‌های چندآبراهه در آزمایشگاه، متوجه شد که آنها دائما در حال عریض‌شدن و شکافتن هستند.
   
چگونگی پژوهش
این تیم از داده‌های لندست موجود در مخزن موتور گوگل ارث استفاده کرد و بر روی ۸۴ رودخانه در مناطق مختلف جهان تمرکز داشت. آنها فرسایش و رسوب‌گذاری در کناره‌های هر رودخانه را با استفاده از یک الگوریتم پردازش تصویر به‌نام سرعت‌سنجی تصویر ذرات ردیابی کردند. نویسندگان این الگوریتم را که در ابتدا برای ردیابی حرکت ذرات در عکس‌های آزمایشگاهی از یک سیال طراحی شده بود، برای ردیابی موقعیت آبراهه در تصاویر ماهواره‌ای از دشت‌های سیلابی خود تطبیق دادند.در رودخانه‌های تک‌رشته‌ای، فرسایش و رسوب‌گذاری متعادل می‌شوند. در نتیجه، عرض آبراهه ثابت می‌ماند و به این رودخانه‌ها اجازه می‌دهد تا به خمیدگی‌های خود متمایل شوند و مسیرهای پهن و پرپیچ‌وخمی را در سراسر چشم‌انداز تشکیل دهند. در مقابل، فرسایش کناره‌ها در رودخانه‌های چند آبراهه از رسوب‌گذاری پیشی می‌گیرد و باعث می‌شود یک آبراه مشخص با گذشت زمان عریض‌تر شود تا این‌که به دو قسمت تقسیم شود. در نتیجه، رودخانه‌های چندآبراهه قبل از این‌که بتوانند بیش از حد در دشت سیلابی پیچ و خم شوند، آبراهه‌های خود را تغییر شکل می‌دهند.
هریک از این پویایی‌ها در حالی رخ می‌دهد که یک رودخانه در حالت پایدار (نه در حال رشد و نه در حال کوچک‌شدن) است. ومسی گانتی، نویسنده ارشد و دانشیار جغرافیا در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا و نویسنده همکار این مقاله، توضیح داد: «این‌طور نیست که رودخانه‌های چندرشته‌ای به‌طور متوسط آب بیشتری جذب کنند. آنها همچنان در طول زمان همان مقدار آب را منتقل می‌کنند، اما این کار را با تغییر مداوم اندازه آبراهه‌های منفرد انجام می‌دهند.»
   
​​​​​​​مهندسی سیلاب‌
با درک این‌که رودخانه‌های تک‌آبراهه و چندآبراهه چگونه از طریق فرسایش کناره‌ها شکل می‌گیرند، می‌توان مدل‌های دقیق‌تری برای پیش‌بینی الگوهای سیل طراحی کرد. این اطلاعات به مهندسان و برنامه‌ریزان کمک می‌کند تا زیرساخت‌های مقاوم‌تری در برابر سیل ایجاد کنند، مناطق پرخطر را شناسایی کرده و راه‌حل‌های طبیعی مانند احیای تالاب‌ها را برای کاهش فرسایش و خسارات سیل به کار گیرند، که درنهایت به حفاظت از جوامع و اکوسیستم‌ها کمک می‌کند.