Піщані Дюни: Злітання, Міграція та Сльозний Схил

Saltation: песок не ковзає, він стрибає

Вітер рідко переміщує піщинки, котячи їх по поверхні. Вище певного значення швидкості вітру, зерна тимчасово підіймаються в повітря та переносяться коротким стрибком у бік до вітру, перш ніж сила тяжіння знову притягне їх донизу — це рух називається хапанням. Коли падаюча зернятко вдаряється об поверхню, воно не просто зупиняється: удар може випустити кілька непорушних зернин у повітря (ефект розбризкування), кожна з яких потім хапається по черзі. Це робить хапання самовідтворюваним після того, як воно почало, і це домінуючий механізм переміщення піску як у пустелях, так і на пляжах.

Дві дуже різні схили на одній дюні

Вітровий бік дюни, щось на зразок ‘stoss slope’, є м’яким, оскільки зерна, які перестрибують та повільно котяться, постійно піднімаються ним вітром і рідко накопичуються круто. Зерна, які досягають вершини та несуться за неї, падають у тінь від вітру, де потік повітря розділяється та різко сповільнюється. Пісок, який накопичується в цьому укритті, наростає до кута опису для сухого піску — зазвичай близько 30–34 градусів, після чого будь-яке подальше додавання викликає невеликі зсуви (зернисті потоки) вниз по схилу. Цей крутий долинний схил є ‘slip face’, і він близький до максимального кута, який може утримати вільний, сухий пісок, перш ніж сила тяжіння переможе.

Чому дюна як ціле мігрує

Це відбувається через постійний ерозії піску зі стos-схилу та відкладення його на slip-поверхню, що призводить до переміщення всього профілю дюни вниз по вітру з часом. Хоча жодного зерна не подорожує всю цю відстань за один раз — кожне зерно зазвичай здійснює стрибок у бік вітру, захоплюється та засипається пізнішими лавинами на slip-поверхні, і лише після того, як частина дюни переміститься повз його попереднє положення, знову виринає на поверхню. Швидкість міграції залежить від сили та стабільності вітру, висоти дюни (більші дюни мігрують повільніше для заданої сили вітру), і постачання піску.

stoss slope (windward): gentle, ~10-15°, net erosion, saltation dominates
crest: flow separation, sand launched into wind shadow just beyond it
slip face (leeward): steep, ~30-34° (angle of repose), net deposition + avalanches

Вітрова діяльність визначає форму дюни

Одинокий, домінуючий та стабільний напрямок вітру з обмеженим попилом зазвичай сприяє утворенню місяцеподібних дюн (барахтан), де носики півмісяця вказують противітряну сторону, оскільки тонкі краї піщаного змиву рухаються швидше, ніж вищі центральні частини. Значний попит вітру в одному напрямку створює довгі поздовжній дюнові схили, перпендикулярні до вітру. Вітри, які регулярно змінюють свій домінуючий напрямок, утворюють лінійні (сейфи) дюни, вирівняні приблизно вздовж напрямку результантного вітру, тоді як складні, багатонаправлені режими вітру з великою кількістю піску створюють зоряні дюни з кількома радіально розкиданими гірляндою та мінімальним загальним переміщенням, оскільки протилежні вітри нейтралізують значну частину однонаправленого ковзання.

Що зупиняє дюну: рослинність та волога

Рослинність безпосередньо перериває збарювання (сальтацію) — стебла та корені рослин уповільнюють швидкість вітру поблизу поверхні нижче межі транспортування та фізично утримують зерна, а коріння зв’язує пісок, запобігаючи подальшому ерозії. Дюна, яка колонізована швидше, ніж її захоплює пісок, стає закріпленою і зрештою розвиває нерегулярну, вкриту рослинністю (паралельну або небху) форму замість чітких геометричних форм голих, активно мігруючих дюн. Волога також має стабілізуючий ефект, оскільки вологі зерна піску краще зчіплюються між собою та більш стійкі до підняття в повітрі за допомогою збарювання, ніж сухі зерна, що є причиною того, чому пляжні дюни над лінією висотової відміток мігрують значно повільніше, коли виростає стабілізуючий шар або рослинність.

Frequently asked questions

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Sand Dune і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.