Modelando el paisaje: Erosión de suelos y regolitos y la pérdida de arbolado causada por vientos extremos (tornados, etc.)
Fuente: colaje imágenes Google
Siempre solemos pensar que la erosión eólica es la principal causa de la perdida de suelos en zonas áridas y semiáridas, siendo el agua el principal motor en ambientes más húmedos. Obviamente la pérdida de suelos y regolitos subyacentes causados por ambos fluidos no se circunscriben a estos ambientes, pero se pensaba que eran dominantes. La Noticia de hoy, enmarcada en el contexto de la Zona Crítica Terrestre, nos amplía un poco los horizontes, mostrando como el viento extremo causa graves pérdidas de sedimentos de suelos y regolitos en relieves inclinados a la par que desarraiga los árboles que de esta manera, remueven el perfil edáfico e incluso lo invierten, causando además una topografía muy rugosa. Los autores del estudio que mostramos hoy desarrollaron una metodología que puede ser útil para cuantificar estos procesos erráticos que son tan difíciles de modelizar como la lluvia en los desiertos. También estos investigadores aportan información acerca de cómo vislumbrar las señales de estos eventos en el pasado. Ya os hablamos en otros post más detalladamente del impacto del desplome de los árboles y sus raíces en los perfiles edáficos (Suelos Forestales: Árboles Construyendo El Bosque, La Dinámica de los Bosques Primigenios y La Edafogénesis de sus Paisajes de Suelos; y Horizonación versus Haploidización: Mecanismos Naturales de Destrucción de los Horizontes del Suelo). Hoy se nos narra el evento a nivel de paisaje, defendiéndose de que son un importante agente del modelado terrestre. Merece e la pena que lo leáis ya que aporta datos edafológicos de interés que pueden ser ampliados con la lectura del trabajo científico original. Resumiendo, los vientos huracanados, tornados, etc., desarraigan el arbolado propiciando su caída y con ello cambian abruptamente los tipos de suelos subyacentes, como también incrementan la rugosidad de la superficie edáfica. Por favor, no consideréis extrapolables los resultados de la cuantificación de la erosión descrita abajo. Inexorablemente, estos diferiran en distintos ambientes y tras eventos extremos de intensidad dispar.
Juan José Ibáñez
Continúa……….
New Theory Connects Tree Uprooting and Sediment Movement
Tree throw from extreme wind events plays an important role in the movement of sediment and erosion on forested hillslopes. A new theory offers a novel way to measure its impact.
By Aaron Sidder19 November 2021
Nueva teoría conecta el desarraigo de árboles y el movimiento de sedimentos
La caída de árboles a causa de los eventos de viento extremo juega un papel importante en el movimiento de sedimentos y la erosión en las laderas boscosas. Una nueva teoría ofrece una forma novedosa de medir su impacto.
por Aaron Sidder19 noviembre 2021
El la caída de los de árboles, a causa de vendavales, juega un papel importante en la remodelación de la zona crítica de la Tierra a través de la erosión y la perturbación de la superficie. Una nueva teoría vincula la caída de árboles ladera abajo, el movimiento de sedimentos y la textura de la superficie.
Fuente: Cartas de Investigación Geofísica
La zona crítica es la piel exterior de la Tierra, el espacio entre las copas de los árboles y el lecho rocoso. La zona crítica es un ensamblaje que comprende roca, agua, suelo, aire y la flora y fauna que viven en la superficie de la Tierra. A medida que las inundaciones, los deslizamientos de tierra y otros peligros geológicos dan forma a los paisajes, transforman la zona crítica y los procesos de vida que sustentan los ecosistemas.
Un proceso a menudo pasado por alto pero importantísimo que da forma a la zona crítica es el lanzamiento de árboles, también conocido como hilera de viento, que generalmente ocurre durante tormentas intensas de viento o hielo. Cuando un árbol cae en una ladera, lleva consigo el suelo adherido a sus raíces. El sustrato desalojado eventualmente migra cuesta abajo, contribuye a la erosión y deja formas de pozos y montículos en la superficie.
De difícil traducción al castellano enlazado a la propia noticia se concreta como hilera del viento: El viento es más común cuando los suelos son poco profundos y / o están saturados de agua. La primavera es muy ventosa en gran parte del suroeste y es el momento en que ocurre la purga en muchas áreas infectadas con raíces enfermas. La purga también es frecuente en los meses de invierno cuando los árboles están cargados de nieve.
Los daños por viento más severos ocurren con tornados y microrráfagas, que son eventos ocasionales en el suroeste. Tanto los tornados como las microrráfagas dan como resultado árboles lanzados por el viento que se encuentran paralelos entre sí en la misma dirección que el viento. Las especies de árboles con sistemas radiculares poco profundos (por ejemplo, el abeto) son más propensas al viento. Pero continuemos:
Los investigadores generalmente se han basado en mediciones de campo que cuantifican la cantidad de suelo en las raíces para medir el desplazamiento de sedimentos por el lanzamiento de árboles. Usando ese conocimiento, pueden extrapolar a través de un paisaje utilizando el volumen de suelo medido combinado con tormentas conocidas. Sin embargo, debido a que los eventos climáticos extremos son relativamente raros, es difícil capturar el alcance total del impacto que el desplazamiento de sedimentos por el des- enraizamiento de árboles puede tener sin un largo registro histórico o un área de estudio expansiva.
En un nuevo artículo, Doane et al. desarrollan una teoría que conecta el desarraigo de árboles, el transporte de sedimentos de laderas y la rugosidad topográfica. Es la primera teoría que aborda la rugosidad de la superficie del desplazamiento de los árboles. Los autores creen que puede servir como base para cuantificar los impactos del lanzamiento de árboles a través de un paisaje.
Los autores demostraron su concepto utilizando el condado de Brown en el sur de Indiana como un estudio de caso. En el área de estudio, el lanzamiento de árboles representa entre el 11% y el 18% del cambio de sedimentos en las laderas. Además, la investigación reveló que las colinas orientadas al este tienen eventos de lanzamiento de árboles más frecuentes, alineándose con los patrones de viento dominantes.
Los hallazgos de este estudio sugieren cómo los eventos de viento extremo pueden dar forma al terreno al arrancar árboles. Mediante el uso de datos topográficos de alta resolución, el enfoque puede ayudar a restringir la producción de sedimentos a partir del lanzamiento de árboles a través de grandes paisajes. Además, la teoría puede ayudar a aclarar los procesos de zonas críticas en áreas extensas, señalan los autores. (Cartas de Investigación Geofísica, https://doi.org/10.1029/2021GL094987, 2021)
Aaron Sidder, escritor científico
Cita: Sidder, A. (2021), New theory connects tree uprooting and sediment movement, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO210620. Publicado el 19 de noviembre de 2021.
Topographic Roughness on Forested Hillslopes: A Theoretical Approach for Quantifying Hillslope Sediment Flux From Tree Throw
Tyler H. Doane,Douglas Edmonds,Brian J. Yanites,Quinn Lewis
First published: 29 September 2021
https://doi.org/10.1029/2021GL094987
Abstract
Wind-driven tree throw is an observable and consequential process that suddenly moves soil downslope, inverts the soil column, and roughens the surface with pit-mound topography. Quantifying fluxes due to tree throw is complicated by its stochastic nature and estimation requires averaging over a large area or long time. Here, we develop a theory that leads to a dimensionless metric directly measurable from high resolution topographic data. The theory explains the flux and topographic roughness as a function of tree throw production and decay rate by creep-like processes. We then form a measurable dimensionless variable that is the ratio of fluxes due to tree throw versus creep-like processes. Applying the theory to hillslopes in Southern Indiana, we find that tree throw accounts for 11%–18% of the hillslope sediment flux. The theoretical and observational findings provide important constraints on quantifying Critical Zone function from topographic parameters such as roughness.
Plain Language Summary
When trees fall on hillslopes, they often uproot a volume of soil that is attached to the roots. Because trees usually fall downslope, this uprooted soil also moves down the hillslope, contributes to erosion, and leaves characteristic pit and mound shapes on the surface. Despite the topographic signature of the process, quantifying how much dirt trees move downslope is complicated by the randomness that drives the process. We develop a theory that explains the roughness of hillslope topography and how it relates to sediment transport rates driven by tree throw. We then map topographic roughness over a county in southern Indiana and demonstrate that tree throw accounts for 11%–18% of the sediment motions on hillslopes. Further, we demonstrate that east-facing hillslopes tend to have more tree throw events, which coincides with the dominant wind directions and illustrates that extreme wind events drive most tree throw events in southern Indiana.
Rugosidad topográfica en laderas boscosas: un enfoque teórico para cuantificar el flujo de sedimentos en laderas de los árboles
Tyler H. Doane, Douglas Edmonds, Brian J. Yanites, Quinn Lewis
Primera publicación: 29 de septiembre de 2021
https://doi.org/10.1029/2021GL094987: Leer el texto completo
Abstract
El lanzamiento de árboles impulsado por el viento es un proceso observable y consecuente que de repente mueve el suelo cuesta abajo, invierte la columna de suelo y endurece la superficie con una topografía de montículos de fosas. La cuantificación de los flujos debidos al lanzamiento de árboles es complicada por su naturaleza estocástica y la estimación requiere promediar un área grande o un tiempo prolongado. Aquí, desarrollamos una teoría que conduce a una métrica adimensional directamente medible a partir de datos topográficos de alta resolución. La teoría explica el flujo y la rugosidad topográfica en función de la producción de lanzamiento de árboles y la tasa de descomposición mediante procesos similares a los de fluencia. Luego formamos una variable adimensional mensurable que es la relación de los flujos debidos al lanzamiento de un árbol frente a los procesos similares a los de fluencia. Aplicando la teoría a las laderas en el sur de Indiana, encontramos que el lanzamiento de árboles representa entre el 11% y el 18% del flujo de sedimentos de las laderas. Los hallazgos teóricos y de observación proporcionan importantes limitaciones para cuantificar la función de la Zona Crítica a partir de parámetros topográficos como la rugosidad.
Resumen en lenguaje sencillo
Cuando los árboles caen en las laderas, a menudo arrancan un volumen de tierra que está adherido a las raíces. Debido a que los árboles generalmente caen cuesta abajo, este suelo desarraigado también se mueve hacia abajo, contribuye a la erosión y deja formas características de fosos y montículos en la superficie. A pesar de la firma topográfica del proceso, cuantificar cuánta tierra se mueven los árboles cuesta abajo es complicado por la aleatoriedad que impulsa el proceso. Desarrollamos una teoría que explica la rugosidad de la topografía de las laderas y cómo se relaciona con las tasas de transporte de sedimentos provocadas por el lanzamiento de árboles. Luego, mapeamos la rugosidad topográfica de un condado en el sur de Indiana y demostramos que el lanzamiento de árboles representa entre el 11% y el 18% de los movimientos de sedimentos en las laderas. Además, demostramos que las laderas orientadas al este tienden a tener más eventos de lanzamiento de árboles, lo que coincide con las direcciones dominantes del viento e ilustra que los eventos de viento extremo impulsan la mayoría de los eventos de lanzamiento de árboles en el sur de Indiana.
Cita: Sidder, A. (2021), New theory connects tree uprooting and sediment movement, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO210620. Publicado el 19 de noviembre de 2021.
Tree throw—or windthrow—plays a major role in reshaping Earth’s critical zone through erosion and surface disturbance. A new theory links tree throw, sediment movement, and surface texture. Credit: Brian Yanites
Source: Geophysical Research Letters
The critical zone is Earth’s outer skin, the space between treetops and bedrock. The critical zone is a community comprising rock, water, soil, air, and the flora and fauna that live on Earth’s surface. As floods, landslides, and other geologic hazards shape landscapes, they transform the critical zone and the life-giving processes that support ecosystems.
One often overlooked but consequential process that shapes the critical zone is tree throw, also known as windthrow, which typically occurs during intense wind or ice storms. When a tree falls on a hillside, it carries with it the soil attached to its roots. The dislodged substrate eventually migrates downhill, contributes to erosion, and leaves behind pit and mound shapes on the surface.
Researchers have typically relied on field measurements that quantify the amount of soil on the roots to measure sediment displacement from tree throw. Using that knowledge, they can then extrapolate across a landscape using the volume of measured soil combined with known storms. However, because extreme weather events are relatively rare, it is difficult to capture the full extent of the impact that sediment displacement from tree throw can have without a long historical record or an expansive study area.
In a new paper, Doane et al. develop a theory that connects tree uprooting, hillslope sediment transport, and topographic roughness. It is the first theory to address surface roughness from tree throw. The authors believe it can serve as a foundation for quantifying the impacts of tree throw across a landscape.
The authors demonstrated their concept using Brown County in southern Indiana as a case study. In the study area, tree throw accounts for 11%–18% of hillslope sediment change. In addition, the research revealed that east facing hills have more frequent tree throw events, aligning with dominant wind patterns.
The findings of this study suggest how extreme wind events can shape terrain by uprooting trees. By using high-resolution topographic data, the approach can help constrain sediment production from tree throw across large landscapes. Furthermore, the theory can help clarify critical zone processes across extensive areas, the authors note. (Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2021GL094987, 2021)
Aaron Sidder, Science Writer
Citation: Sidder, A. (2021), New theory connects tree uprooting and sediment movement, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO210620. Published on 19 November 2021.
Text © 2021. AGU. CC BY-NC-ND 3.0