Наука о рельефе земной поверхности: 1 — Геоморфология

1 - Геоморфология

Лекция 1. Геоморфология как наука. Объект ее изучения

1.1. Определение геоморфологии и понятие о рельефе. 

1.2. Виды геоморфологии. 

1.3.  Значение геоморфологии в практической

деятельности  человека. 

1.4. Основные сведения из истории возникновения и развития геоморфологической науки.

Геоморфология –  наука о строении,  происхождении,  истории развития и

современной динамике рельефа земной поверхности.  Следовательно,  объектом

изучения геоморфологии является рельеф,  т.е.  совокупность неровностей   земной

поверхности, разных по форме, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. 

Рельеф поверхности Земли –  это комплекс форм,  которые имеют определенное

геологическое строение и подвержены постоянному воздействию атмосферы, гидросферы

и внутренних сил Земли.  Поэтому изучение рельефа   невозможно как без четкого

представления о составе и свойствах слагающих его горных пород,  так и без знания

воздействующих на него процессов. 

Земная кора,  верхняя часть которой образует рельеф,  не является чем-то

неизменным.  Она подвержена воздействию сил,  обусловленных процессами, 

протекающими в атмосфере и гидросфере, и является продуктом глубинных (эндогенных) 

процессов, протекающих в недрах Земли. Рельеф испытывает многообразные изменения и

движения,  происходящие под воздействием этих процессов.  Земная кора состоит из

магматических,  осадочных и метаморфических горных пород,  которые по-разному

реагируют на воздействие внешних и внутренних сил. 

Большое воздействие на рельеф и его образование оказывают живые организмы и

мертвая органическая масса либо непосредственно,  создавая специфические биогенные

формы рельефа и геологические тела,  либо опосредованно,  изменяя физические и

химические свойства горных пород, воздушной и водной оболочек нашей планеты. 

Наконец, сам рельеф Земли, представляющий совокупность поверхностей то почти

горизонтальных, то имеющих  значительные уклоны, влияет на ход геоморфологических

процессов. Так, в горах и на низменных равнинах эти процессы протекают по-разному. 

Гипсометрия рельефа,  т.е.  положение того   или иного участка земной

поверхности относительно уровня моря,  также влияет на рельефообразование,  нередко

обуславливая проявление таких процессов,  которые не могут происходить на другом

гипсометрическом уровне. Например,  при современных климатических условиях ледники

в умеренных, т

Геоморфология - это... Что такое Геоморфология?

        наука о рельефе земной поверхности.

         Предмет и метод геоморфологии. Г. изучает рельеф суши, дна океанов и морей со стороны его внешнего (физиономического) облика, происхождения, возраста, истории развития, современной динамики, закономерностей группировки и распространения составляющих его форм. Рельеф, наблюдаемый в современную геологическую эпоху, изучается Г. как результат всего предшествующего развития земной поверхности.

         Земная поверхность представляет собой границу раздела между земной корой (См. Земная кора), с одной стороны, и гидро- и атмосферой, с другой. На земную поверхность одновременно воздействуют внутренние и внешние. агенты, обусловливающие эндогенные и экзогенные рельефообразующие процессы. К эндогенным процессам, вызываемым внутренними силами Земли, относятся тектонические движения, магматизм; к экзогенным процессам, питаемым лучистой энергией Солнца,— выветривание, работа поверхностных вод и ледников, ветра, деятельность животных и растительных организмов и др. Под непосредственным воздействием силы тяжести на поверхности Земли совершаются гравитационные процессы, имеющие также рельефообразующее значение. На рельеф Земли в целом большое воздействие оказывают силы взаимного тяготения системы Земля — Солнце — Луна, вызывающие приливы в морях и океанах и в твёрдом теле Земли, изменения угловой скорости вращения Земли вокруг своей оси. Важным фактором изменения рельефа Земли является и деятельность человеческого общества. В разных местах и в разное время структура внутренних и внешних сил, их интенсивность и направленность изменяются в широких пределах, обусловливая на каждом данном участке и в каждый данный момент общее (восходящее или нисходящее) развитие рельефа и специфические особенности его формирования.

         Один из основных принципов Г. заключается в том, что рельеф изучается как один из географических компонентов в тесной взаимосвязи и взаимообусловленности с другими компонентами и с географической обстановкой в целом. Рельеф не только испытывает воздействие со стороны других факторов, но и сам воздействует на них, а через них и на самого себя.

         Сложными взаимоотношениями между литосферой, атмосферой, гидросферой и биосферой определяется положение Г. в системе наук о Земле. Данные и методы геологии используются для выяснения зависимости рельефа от геологического строения и развития исследуемого участка земной коры; данные физической географии, климатологии, гидрологии, океанологии, почвоведения, геоботаники — для выяснения зависимости рельефа от физико-географических условий в целом и от отдельных природных компонентов; геофизики — для изучения физической сущности процессов развития рельефа и его взаимодействия с твёрдой, жидкой и газообразной оболочками Земли.

         В Г. выделяется ряд отраслей: общая Г., рассматривающая наиболее широкие вопросы формирования рельефа с освещением всего комплекса геоморфологических показателей в синтетическом плане; частная Г., изучающая рельеф по одному или нескольким частным геоморфологическим показателям; региональная Г., занимающаяся изучением конкретного рельефа отдельных участков земной поверхности — материков, океанов, морей, стран и т.п. Наиболее крупные черты рельефа Земли в региональном плане служат объектом изучения планетарной Г. Особая отрасль Г. — палеогеоморфология — рассматривает рельеф прошлых геологических эпох (нередко погребённый) с выяснением истории формирования земной поверхности на протяжении длительного геологического времени. Теоретические основы применения результатов геоморфология, исследований для решения народно-хозяйственных задач разрабатываются прикладной Г.

         Общая Г. включает ряд разделов. Наиболее крупные из них: Г. суши, которая изучает рельеф поверхности материков, и морская Г., изучающая рельеф дна морей и океанов.

         К частным геоморфологическим дисциплинам относятся: структурная Г., которая изучает морфоструктуры — формы рельефа, возникающие в результате исторически развивающегося противоречивого взаимодействия экзогенных и эндогенных факторов при ведущей роли последних; климатическая Г., рассматривающая морфоскульптуры — формы рельефа, в образовании которых главную роль играют экзогенные процессы, взаимодействующие со всеми другими факторами рельефообразования. Структурная Г. включает разделы, посвященные исследованию роли активной тектоники в формировании рельефа и роли уже сложившихся относительно пассивных геологических структур, которые проявляются в пластике земной поверхности благодаря неравномерной денудации различных по составу горных пород. Климатическая Г. подразделяется на несколько разделов, в которых рассматриваются комплексы форм рельефа, развивающиеся в различных физико-географических условиях: в области гумидного и семигумидного климата, современного и древнего нивального климата, в полярных и субполярных, аридных, карстовых и др. областях.

         По ряду частных показателей, доступных количественному выражению, выделяют: геометрию, кинематику и динамику рельефа. Первая фиксирует внимание на изучении физиономического облика рельефа. Она включает морфографию, изучающую очертания форм рельефа, и морфометрию— учение о размерах форм, характеризуемых различными количественными показателями. Кинематика рельефа рассматривает общие особенности изменений форм земной поверхности независимо от порождающих эти изменения сил. Геометрия и кинематика рельефа являются введением в динамическую Г., изучающую физическую сущность развития рельефа в зависимости от действующих факторов. Динамическая Г. распадается на разделы, посвященные отдельным геоморфологическим процессам — склоновым, флювиальным, карстово-суффозионным, ледниковым, мерзлотным, эоловым, озёрным, морским, а также проявлению в рельефе тектоники и вулканизма. Указанные частные направления и отрасли Г. рассматривают рельеф аналитически и лишь в совокупности дают о нём и его развитии синтетическое представление. При геоморфологических исследованиях широко используются методы геологии (См. Геология), гляциологии (См. Гляциология), геокриологии (См. Геокриология), механики грунтов, гидродинамики, аэродинамики и др. научных дисциплин. Многие теоретические проблемы разрабатываются при помощи математических методов исследования.

         Основной рабочий метод Г.— полевые экспедиционные исследования и геоморфологическая съёмка, в результате которой создаются общая и специальные геоморфологические карты. Наряду с экспедиционными исследованиями проводятся стационарные и экспериментальные исследования геоморфологических процессов. Полевые работы проводятся с применением картографических и геодезических методов, аэрометодов, геофизических и др. методов инструментальных наблюдений. Так, при геоморфологических исследованиях морского дна используются навигационная аппаратура, эхолотирование, сейсмозондирование, специальные приборы для взятия пробного грунта на большой глубине и пр.

         Данные Г. используются при поисках различных, особенно россыпных, месторождений полезных ископаемых (поисковая Г.), при проектировании промышленных, гражданских, гидроэнергетических сооружений, автомобильных и железных дорог, морских портов (инженерная Г.), при разработке мероприятий по хозяйственной организации территории, её с.-х. использованию и по борьбе с почвенно-овражной эрозией. Результаты геоморфологических исследований служат основой при отраслевых и комплексных географических исследованиях.

         Исторический очерк. Как самостоятельная научная дисциплина Г. сложилась в конце 19 — начале 20 вв., когда оформились две геоморфологические школы: американская во главе с У. М. Дейвисом и европейская (преимущественно немецкими), творцами которой являются Ф. Рихтгофен, А. Пенк и В. Пенк. Теоретические концепции американской школы наиболее полно выразились в учении Дейвиса о географических циклах (См. Географический цикл), европейской школы — в учении В. Пенка о восходящем и нисходящем развитии рельефа (основанном на морфологическом анализе (См. Морфологический анализ) склонов) и о «предгорных лестницах». В дальнейшем за рубежом наметилось стремление преодолеть абстрактность и догматизм старых концепций и разработать теоретическую базу Г. на основе учения о структурной и климатической Г. (французские учёные Ж. Буркар, Ю. Бюдель, А. Дреш, А. Кайе, Ж. Трикар, А. Шолле). Однако отдельные геоморфологи за рубежом продолжают развивать идеи, в которых формирование рельефа рассматривается без должного учёта конкретной физико-географической обстановки (например, учение английского геоморфолога Л. Кинга об универсальном значении процессов образования Педипленов, отрицание им роли климата как одного из определяющих факторов формирования рельефа). В последние десятилетия зарубежные учёные много внимания уделяют вопросам динамической Г. и морфометрии (канадские учёные А. Стралер, А. Шайдеггер и др.).

         Основы Г. в России были заложены П. П. Семёновым-Тян-Шанским, П. А. Кропоткиным, В. В. Докучаевым, И. Д. Черским, И. В. Мушкетовым, С. Н. Никитиным, Д. Н. Анучиным, А. П. Павловым, В. А. Обручевым и др. Большие успехи в геоморфологическом познании территории СССР и в разработке теоретических концепций Г. были достигнуты за годы Советской власти (А. А. Борзов, И. С. Щукин, Я. С. Эдельштейн, А. А. Григорьев, И. П. Герасимов, К. К. Марков, Б. Л. Личков, Н. И. Николаев, В. А. Варсанофьева, С. С. Шульц и др.). Советские учёные развивают плодотворные идеи о геоморфологических уровнях (К. К. Марков), о геотектуре, морфоструктуре и морфоскульптуре Земли (И. П. Герасимов, Ю. А. Мещеряков), о морфологических комплексах (И. С. Щукин), о геоморфологических циклах (Ю. А. Мещеряков, Ю. Ф. Чемеков и др.). На основе новейших данных о строении коры и мантии Земли создаются общие концепции о происхождении и развитии как рельефа Земли в целом, так и рельефа дна Мирового океана (О. К. Леонтьев, Б. Л. Личков, Г. Б. Удинцев, В. Е. Хаин). Много сделано для разработки проблем классификации рельефа, формирования флювиального, карстового, ледникового, мерзлотного, эолового рельефа, морфологии побережий (С. Г. Боч, Н. А. Гвоздецкий, В. П. Зенкович, Г. А. Максимович, Д. Г. Панов, А. И. Попов, Б. А. Федорович). Большие работы проведены по региональным геоморфологическим исследованиям территории СССР (С. С. Воскресенский, К. И. Геренчук, М. В. Карандеева, В. А. Дементьев, Н. В. Думитрашко, П. К. Заморий, Л. И. Маруашвили и др.), методике построения геоморфологических карт и легенд к ним (З. А. Сваричевская, Д. В. Борисевич, А. И. Спиридонов, В. В. Ермолов, И. И. Краснов и др.). Совершенствуются картографические методы исследования рельефа (В. П. Философов и др.), аэрометоды (В. П. Мирошниченко, М. Н. Петрусевич и др.), геодезические и геофизические методы, стационарные и экспериментальные исследования (М. И. Иверонова, Н. И. Маккавеев, Г. К. Тушинский и др.). Уделяется особое внимание вопросам геометрии, кинематики и динамики рельефа (Д. Л. Арманд, А. С. Девдариани, Ю. К. Ефремов, В. В. Лонгинов и др.).

         Координация работ по Г. в международном плане осуществляется комиссиями и подкомиссиями Международного географического союза (по прикладной Г., методике геоморфологического картографирования и др.). Проблемы Г. стоят в повестках международных геологических конгрессов и Международной ассоциации по изучению четвертичного периода (ИНКВА).

         В СССР работа геоморфологов координируется Межведомственной геоморфологической комиссией при АН СССР. Вопросы Г. обсуждаются на съездах Географического общества СССР. Статьи по Г. за рубежом публикуются в журн. «Zeitschrift für Geomor-phologie» (Lpz. — В., 1925), «Revue de la Geomorphologie dynamique» (P., с 1950) и географических журналах; в СССР — главным образом в периодических журналах («Известия Географического общества СССР», «Известия АН СССР, серия географическая»), в сборниках, журналах и вестниках, издаваемых филиалами и отделами Географического общества СССР, университетами и др. высшими учебными заведениями, а также научными и производственными организациями. С 1970 издаётся журнал «Геоморфология».

         Лит.: Пенк В., Морфологический анализ, [пер. с нем.], М., 1961; Дэвис В. М., Геоморфологические очерки, пер. с англ., М., 1962: Павлов А. П., Избр. соч., т. 2, М., 1951; Щукин И. С., Общая геоморфология, 2 изд., т. 1—2, М., 1960—64; Борзов А. А., Географические работы, 2 изд., М., 1954; Эдельштейн Я. С., Основы геоморфологии, 2 изд., М. — Л., 1947; Марков К. К.. Основные проблемы геоморфологии, М., 1948; Рельеф Земли (Морфоструктура и морфоскульптура), М., 1967; Шайдеггер А. Е., Теоретическая геоморфология, пер. с англ., М., 1964; Панов Д. Г., Общая геоморфология, М., 1966; Махачек Ф., Рельеф Земли, пер. с нем., т. 1—2, М., 1959—61; Мещеряков Ю. А., Структурная геоморфология равнинных стран, М., 1965; Каттерфельд Г. Н., К проблеме образования морфологического лика планет типа Земли, «Географический сборник». 1962, сб. 15; Леонтьев O. К., Дно океана, М., 1968; Шульц С. С.. Анализ новейшей тектоники и рельеф Тянь-Шаня, М., 1948; Николаев Н. И., Неотектоника и ее выражение в структуре и рельефе территории СССР, М., 1962; Личков Б. Л., К основам современной теории Земли. Л., 1965; Звонкова Т. Е., Прикладная геоморфология, М., 1970; Спиридонов А. И., Основы общей методики полевых геоморфологических исследований и геоморфологического картографирования, М., 1970; Экспериментальная геоморфология, М., 1961; Девдариани А. С., Математические методы, М.,1966; Болиг А.. Очерки по геоморфологии, пер. с франц., М., 1956; Кинг Л., Морфология Земли, пер. с англ., М., 1967; Герасимов И. П., Опыт геоморфологической интерпретации общей схемы геологического строения СССР, в сборнике: Проблемы физической географии, т. 12, М. — Л., 1946; Применение геоморфологических методов в структурно-геологических исследованиях, М., 1970; Проблемы палеогеоморфологии, М., 1970; Современные экзогенные процессы рельефообразования, М., 1970; Engein О., Geomorphology, N. Y., 1947; Cotton С., Geomorphology, 6 ed., N. Y., 1952; Vitāsek F., Fvsický zeměpis, 3 dil.. Praha, 1955; Weber Н., Die Oberflächenformen des festen Landes, Lpz., 1958; Trieart J. et Cailleux A., Cours de géomorphologie, P., 1961; Klimaszewski М., Geomorfologia ogólna, Warsz., 1963; The Encyclopedia of geomorphology, N. Y., 1968.

         А. И. Спиридонов.

Геоморфология как наука о рельефе земной поверхности. История развития геоморфологии как науки. Основные понятия геоморфологии

Геоморфология как наука о рельефе земной поверхности

Геоморфология – наука о строении, генезисе, истории развития, современной динамики рельефа Земли. Рельеф земли представляет собой комплекс форм, которые имеют определенную морфологическую выраженность (геометрическая форма), геологическое строение (формообразующие отложения), которые подвержены постоянному воздействию атмосферы, гидросферы, внутренних сил Земли.

Изучение рельефа невозможно без четкого представления о составе и свойствах слагающих его горных пород,  без знания процессов, воздействующих на рельеф, причина которых – подвижность и непостоянство физического состояния земной коры, газообразной и водной оболочек Земли.

Земная кора подвержена не только воздействию сил, обусловленных процессами, протекающими в атмосфере и гидросфере, но также является продуктом глубинных процессов, протекающих в недрах Земли. Она испытывает многообразные изменения и движения, проходящие под влиянием внутренних и внешних процессов. Кроме того, разнообразный состав горных пород по-разному реагирует на воздействие этих сил.

Сам рельеф – совокупность разнообразных поверхностей, которые также по-разному реагируют на ход геоморфологических процессов. Таким образом, все многообразие форм и типов рельефа земли – есть функция эндогенных и экзогенных процессов.

Рельеф земной поверхности – совокупность геометрических форм этой поверхности, образующихся в результате сложного взаимодействия, различных оболочек Земли.

Рельеф в строении Земли занимает особое место, являясь поверхностью раздела и одновременно поверхностью взаимодействия различных оболочек Земли и поэтому его изучение и знание возможно лишь при исследовании взаимодействия и взаимообусловленности всех компонентов географической оболочки. Этим обусловлена связь геоморфологии со всеми науками о земле. Кроме того, геоморфология – наука историческая, она стремится установить последовательность происходящих на Земле событий, которые привели к образованию рельефа, наблюдаемого в настоящее время.

Все многообразие рельефа – результат экзогенных и эндогенных процессов. Общий эффект деятельности этих процессов заключается в перемещении вещества с более высоких гипсометрических уровней на более низкие уровни. Другими словами, процесс рельефообразования – это динамика вещества, перераспределение энергии и информации в пределах литосферы.

История развития геоморфологии как науки

Так как рельеф – это важнейшее условие обитания человека, то сведения о нем накапливались с самых ранних этапов развития человеческого общества. Как научная дисциплина, геоморфология начала оформляться с конца 18 – в начале 19 веков.

Лайель в своей книге Основы геологии выдвинул теорию медленного и непрерывного изменения земной поверхности под влиянием процессов, действующих в настоящее время. Основные формы рельефа по Лайелю возникают как результат тектонических движений земной коры, а затем нивелируются внешними  процессами.

В самостоятельную отрасль знания геоморфология выделилась с появлением первых научных общегеоморфологических концепций, которые были разработаны Девисом (1899) и Вальтером Пенком (1924). Девис разработал учение о геоморфологических циклах, которое долго время служило теоретической основой геоморфологии. Он выдвинул формулу структура-процесс-стадия. По ведущему процессу он выделил нормальный (водно-эрозионный цикл), ледниковый, морской и аридный циклы развития рельефа.

По Девису деятельность ведущего процесса протекает по стадиям, дает разные результаты в условиях разной геологической структуры, но в конечном итоге ведет к выравниванию рельефа и образованию пенеплена – почти равнины. Новый цикл развития наступает в результате поднятия пенеплена. Последовательное развитие рельефа, состоящее из стадии юности, зрелости и дряхлости, может прерываться тектоническими либо климатическими изменениями.

Вальтер Пенк главное внимание уделял связи денудационных процессов с вертикальными движениями земной коры. Он выдвинул и разработал принцип изучения тектонических движений на основе анализа формы склонов.

При быстром поднятии территории, которое сопровождается интенсивным эрозионным углублением долин, склоны будут иметь выпуклый профиль. Если территория испытывает примерный баланс между поднятием и эрозионным врезом, т.е. относительно стабильно, то форма склонов близка к прямой. Если состояние земной коры стационарное, эрозионный врез достиг максимума, преобладают склоновые процессы, то форма профиля вогнутая.

Если форма склонна сложная, то мы можем говорить о различных стадиях развития территории. Процесс пенепленизации (выравнивания) Пенк представлял несколько иначе, чем Девис. Процесс снижения водоразделов развивался в горизонтальном направлении за счет роста долин в ширину, разрушения водораздельных плато с боков при сравнительном малом в начале снижении их абсолютной высоты. Быстрое понижение абсолютных отметок наступает после того, как склоны смежных долин, отступая навстречу друг другу, пересекутся.

Пенк рассматривал развитие рельефа в условиях одновременного взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов. Он впервые обратил внимание на медленные многовековые движения коры выветривания вниз по склону, выделил это как один из видов общей денудации территории, который получил название крип.

Геоморфология, как наука о земной поверхности. История развития геоморфологии. Рельеф земной поверхности, страница 4

Проницаемость горных пород обусловлена их строением, трещеноватостью. Кроме того трещеноватость  пород способствует заложение эрозионного рельефа и часто определяет рисунок гидрографической сети в плане.

Большое морфологическое значение имеет растворимость. В местах развития таких пород формируется карстовый рельеф, кроме того отражается в рельефе просадочность (уменьшение объёма породы при её намокании).

Совокупность физических и химических свойств горных пород приводит к тому, что, как правило, стойкие породы образуют положительные формы рельефа, менее стойкие – отрицательные формы рельефа.

Выветривание горных пород.

Каждый рельефообразующий процесс – это процесс динамики вещества, слагающего литосферу. Эндогенные процессы перемещают целые блоки земной коры, а деятельность экзогенных процессов по перемещению горных пород возможна лишь при условии дезинтеграции горных пород. Совокупность процессов, которые осуществляют дезинтеграцию горных пород называют выветриванием и оно является начальным этапом любого экзогенного рельефаобразования.

Кора выветривания

Продукты выветривания могут либо быстро удаляться с мест своего образования, либо накапливаться на поверхности, либо в некоторых случаях могут быть перемещены на последующих стадиях развития территории. Продукты выветривания, которые не перемещены с мест своего образования называют корой выветривания.  Существует целый ряд классификаций кор выветривания. наиболее распространённая следующая --  1.Обломочная, состоящая из неизменённых, либо слабоизменённых обломков; 2. Гидрослюдистая кора выветривания. Слабые изменения коренной породы, появляются вторичные минералы – гидрослюды, формирующиеся за счёт изменения полевых шпатов и слюд; 3. Монтморилонитовая кора. Характерны глубокие изменения первичных минералов, характерны для лесной зоны; 4. Каолинитовая кора выветривания – преобладают процессы химического преобразования, распространён каолинит; 5. Краснозёмная; 6. Латеритная.

Каждый тип коры выветривания соответствует определённой природной зоне, обломочные коры – полярные широты и высокогорные области, гидрослюдистые коры характерны для холодных и умеренных областей с вечной мерзлотой, монтмориллонитовая кора – степи, каолинитовая и краснозёмная – субтропики, латеритная – влажный экваториальный климат.

Неперемещённые коры выветривания фиксируют поверхности денудации. Изучение кор выветривания позволяет восстановить палеогеографические обстановки, в которых они формировались, и определить время «фиксации рельефа». Эффект пространственного изучения «фиксированных» кор выветривания – денудационных поверхностей, условий их образования, позволяет применять этот метод при поисках полезных ископаемы, связанных с корами выветривания (бокситы, россыпи цветных металлов).

Влияние геологической структуры на рельеф

Горные породы в земной коре находятся в разных условиях залегания, в различных соотношениях геологических тел друг с другом, что и определяет геологическую структуру любого участка литосферы. Очень часто благодаря селликтовной денудации, которая зависит от свойств горных пород, под действием экзогенных процессов происходит припореровка геологических структур. Это приводит к образованию на поверхности форм рельефа, облик которого предопределён геологической структурой. Такие формы рельефа называются структурными.

В результате, свойства горных пород находят своё отражение в рельефе.

Геологические структуры это важный фактор формирования рельефа и разные структуры предопределяют разный тип структурно-денудационного рельефа.

Морфология структурно-денудационного рельефа зависит от типа геологической структуры, от интенсивности экзогенных процессов, от степени устойчивости пластов горных пород и их мощности, от частоты чередования пластов, сложенных породами разной стойкости. В условиях однообразных литологических толщ, слагающих структуры, они практически в рельефе не отражаются.

Топография

Топография земли - это цифровое изображение трехмерного строения земной поверхности. Затенение указывает на изменение наклона или высоты. Затенение рельефа на этой топографической карте происходит в основном из данных о высоте, собранных космическими радарами. Радар в космосе посылает импульс радиоволн на Землю и измеряет силу и продолжительность времени, в течение которого он получает сигнал, чтобы прийти в норму. Исходя из этой информации, ученые могут определить высоту и форму элементов на поверхности.

Топография не только дает реалистичную картину того, как на самом деле выглядит поверхность Земли, она также помогает ученым определять такие вещи, как то, как реки и ручьи стекают по ландшафту, где низменности подвержены наводнениям, как тектоника или эрозия плит строится или стирается горы, где холмы могут быть подвержены оползням, или как извержение вулкана изменило форму горы. Топография также является одним из факторов, влияющих на существование определенных экосистем.Таким образом, топография является одним из факторов, которые ученые могут использовать для предсказания того, где могут быть найдены определенные растения или животные, такие как исчезающие виды.

Данные на этих изображениях были масштабированы 0-6400 метров. Полное разрешение этих изображений было разбито на плитки, как указано ниже. Чтобы понять схему именования, пожалуйста, прочитайте о нашей глобальной сетке изображений.


Снимки Джесси Аллена, Земной обсерватории НАСА, с использованием данных из Общей батиметрической карты океанов (GEBCO), предоставленной Британским центром океанографических данных.

Опубликовано 21 июля 2005 г.

Источник:
Измерение на месте
Тема:
Земная поверхность> Топография> Рельеф местности
Коллекция:
синий мрамор
,
Топография поверхности океана | Управление научной миссии

Находящиеся на орбите космические корабли производят высокоточные измерения высоты поверхности океана, обычно называемые «уровнем моря», для сбора долгосрочной информации об океане мира и его течениях. Эти измерения дают информацию о топографии поверхности океана, которая используется для изучения погоды, климата и других динамических явлений в океане. Данные о топографии поверхности океана также имеют множество других применений, таких как управление рыболовством, навигация и морские операции.

Топография океана и суши определяется точно так же. Оба дают высоту океана или земли над геоидом. Геоид - это форма морской поверхности, если бы все течения и приливы прекратились.

Точные измерения топографии поверхности океана важны для изучения приливов, циркуляции и количества тепла, которое удерживает океан. Наблюдения используются, чтобы помочь предсказать краткосрочные изменения в погоде и долгосрочные климатические модели.

Приливы и течения являются двумя основными факторами, влияющими на динамическую топографию поверхности океана. Если бы в наших океанах не было приливов или течений, поверхность моря приняла бы форму геоида.

  • Приливы возникают в результате изменений гравитации на поверхности Земли из-за Луны и Солнца. Подробную информацию о приливах можно найти на веб-сайте Центра оперативной океанографической продукции и услуг NOAA.
  • Океанские течения - это потоки воды, протекающие через океан, движимые ветром или перемешиванием вод различной плотности.Поскольку течения являются движущимися водоемами, они приводят к изменениям поверхности океана, изменяя рельеф поверхности океана на несколько десятков сантиметров и более метра. Хотя в глобальном масштабе это кажется небольшим количеством, спутники высотомера океана НАСА могут легко измерить эти изменения, позволяя использовать данные со спутников для изучения глобальной циркуляции океана, климата и других важных областей исследований.

У НАСА в настоящее время есть две спутниковые миссии, которые измеряют топографию поверхности океана.Jason-1, запущенный в 2001 году, продолжает измерения, начатые TOPEX / Poseidon, который работал с 1992 по 2006 год. Следующее задание на Jason-1, Топографическая миссия на поверхности океана на Jason-2 (OSTM / Jason-2), было запущен в 2008 году и перенесет эту важную запись данных во второе десятилетие.

В этих миссиях используются системы радарных высотомеров, специально разработанные для чрезвычайно точных измерений высоты поверхности океана. Спутники измеряют высоту морской поверхности с точностью около 3 сантиметров (чуть более 1 дюйма) относительно центра Земли, и они собирают данные почти по всему свободному ото льда океану Земли каждые 10 дней.Эта иллюстрация альтиметрического спутника показывает его орбиту и ее связь с морской поверхностью, геоидом и морским дном.

Второй компонент измерения высоты океана - это расстояние от спутника до поверхности океана. Для проведения измерений бортовой альтиметр отражает микроволновые импульсы с поверхности океана и измеряет время, необходимое импульсам для возвращения на космический корабль. Высокоточные измерения дальности альтиметра вычитаются из высоты орбиты спутника, в результате чего измерения топографии океана с точностью до 3.3 сантиметра (1,3 дюйма) относительно центра Земли. Усредняя несколько сотен тысяч измерений, собранных спутником за время, необходимое для покрытия глобального океана (10 дней), можно определить глобальный средний уровень моря с точностью до нескольких миллиметров.

Пока спутники Jason-1 и OSTM / Jason-2 остаются в рабочем состоянии, они будут вращаться вокруг Земли в тандемном образовании, разделенном примерно 330 километрами, удваивая научные данные и приближая нас к решению глобальной проблемы климата.

НАСА и французское космическое агентство CNES являются совместными партнерами в миссии Jason-1. OSTM / Jason-2 является многосторонним партнерством между НАСА, CNES, NOAA и Европейской организацией по эксплуатации метеорологических спутников (EUMETSAT), которое будет продолжать долгосрочную запись данных топографии поверхности океана.

Альтиметрические данные НАСА часто объединяются с данными других спутников, наблюдающих за океаном, и из измерений на месте, полученных с кораблей, профилирующих буев и дрейфов.Эти комбинированные наборы данных используются для:

  • Измерение глобального изменения уровня моря и непрерывное представление об изменении глобальной топографии поверхности океана
  • Рассчитать перенос тепла, массы воды, питательных веществ и соли по океанам
  • Улучшение понимания циркуляции океана и сезонных изменений и того, как меняется общая циркуляция океана во времени
  • Приведите оценки значительной высоты волны и скорости ветра над океаном.
  • Проверьте, как мы вычисляем циркуляцию океана, вызванную ветрами
  • Улучшение знаний о океанских приливах и разработка глобальных моделей приливов
  • Улучшение прогнозирования климатических явлений, таких как Эль-Ниньо и Ла-Нинья, а также глобального изменения климата
  • Опишите природу динамики океана и разработайте глобальный взгляд на океан Земли
  • Мониторинг изменения среднего глобального уровня моря и его связь с глобальным изменением климата

Данные о топографии поверхности океана имеют широкий спектр научных применений.Данные высотомера сыграли важную роль в наблюдении за взлетом и падением Эль-Ниньо и Ла-Нинья и, в последнее время, Тихоокеанского десятилетнего колебания. Топография океана часто соответствует количеству тепла, накопленного в верхних слоях океана. Эта информация полезна для прогнозирования тяжести сезона ураганов и прогнозирования интенсивности отдельных штормов. Альтиметрические данные также вносят важный вклад в наши знания о даже более долгосрочных явлениях, таких как глобальное повышение уровня моря. В течение следующих нескольких десятилетий ученые продолжат изучение этих явлений климата, погоды и циркуляции океана, чтобы лучше понять их влияние на нашу окружающую среду и нашу повседневную жизнь.

В дополнение к своей ценности в качестве инструмента исследования, данные топографии поверхности океана также имеют много практических и практических применений. Они используются для маршрутизации судов, морских нефтяных операций, управления рыбным хозяйством, прогулочных прогулок, ликвидации разливов нефти, а также поисково-спасательных и морских морских операций. Данные об альтиметре океана использовались, чтобы помочь понять поведение звездных морских львов и миграционные привычки черепах и китов ястреба, отслеживаемых другими спутниками.Информация о топографии океана дает представление о степени и степени потепления океана, что важно для исследований коралловых рифов. Существуют также наземные приложения данных альтиметрии океана. Данные о высоте воды в реках и озерах в режиме реального времени используются для исследований наводнений и засух. Альтиметрия также обеспечивает измерение изменений уровня реки, что особенно полезно в труднодоступных районах, таких как бассейн реки Амазонки. Данные альтиметрии также помогают отслеживать темпы роста ледяного покрова Гренландии.

Будущее

Ученые и инженеры, работающие над миссией OSTM / Jason-2, разработали технологии и методологии данных, которые приведут к еще более точным измерениям высоты поверхности моря, чем могли обеспечить предыдущие миссии. Новые альтиметровые системы позволяют наблюдать изменения топографии поверхности океана с точностью до одного-двух сантиметров.

Данные о топографии поверхности океана также объединяются с другими измерениями, чтобы помочь ученым и прогнозистам лучше понять связь между океаном и краткосрочными и долгосрочными изменениями климата и тем, как климат Земли может реагировать на изменения содержания углекислого газа в атмосфере и на человека. внесены изменения на земле.

,

О компании | OpenTopography

OpenTopography облегчает доступ сообщества к высокоразрешающим, ориентированным на науку о Земле, топографическим данным и связанным с ними инструментам и ресурсам.

Миссия фонда OpenTopography:

  • Демократизация онлайнового доступа к данным высокого разрешения (от метра до метра), ориентированным на науку о Земле, топографическим данным, полученным с помощью лидарных и других технологий.
  • Используйте ультрасовременную киберинфраструктуру для предоставления возможностей доступа, обработки и анализа данных на основе веб-сервисов, которые являются масштабируемыми, расширяемыми и инновационными.
  • Содействовать открытию данных и программных средств через каталоги метаданных, населенные сообществом.
  • Партнер с держателями данных общественного достояния для использования инфраструктуры OpenTopography для обнаружения, размещения и обработки данных.
  • Обеспечить профессиональную подготовку и экспертные рекомендации в области управления, обработки и анализа данных.
  • Способствовать взаимодействию и обмену знаниями в сообществе пользователей лидароведения.

OpenTopography Facility находится в суперкомпьютерном центре Сан-Диего в Калифорнийском университете в Сан-Диего и работает в сотрудничестве с коллегами из Школы исследования Земли и космоса в Университете штата Аризона и UNAVCO.

Базовая операционная поддержка OpenTopography предоставляется Национальным научным фондом «Науки о Земле: Программа приборостроения и оборудования» (EAR / IF), «Геоинформатика» и EarthCube. OpenTopography была первоначально разработана в качестве доказательства концепции киберинфраструктуры в проекте по наукам о Земле в рамках проекта Geoscience Network (GEON), финансируемого программой NSF Information and Technology Research (ITR).

Мотивация и философия:

За последнее десятилетие произошел значительный рост сбора финансируемых государством топографических и батиметрических данных высокого разрешения для научных, экологических, инженерных и планировочных целей.Из-за богатства этих наборов данных они часто чрезвычайно ценны помимо приложений, которые привели к их приобретению, и, таким образом, представляют интерес для большого и разнообразного сообщества пользователей. Однако из-за больших объемов данных, получаемых с помощью картографических технологий с высоким разрешением, таких как лидар, эти наборы данных часто трудно распространять. Кроме того, данные могут быть технически сложными для работы, требуя программного обеспечения и вычислительных ресурсов, не доступных для многих пользователей.OpenTopography стремится демократизировать доступ к топографическим данным высокого разрешения таким образом, чтобы обслуживать пользователей с различными знаниями, областями приложений и вычислительными ресурсами.

Уровни доступа к данным OpenTopography:

Google Планета Земля:
Google Планета Земля предоставляет отличную платформу для предоставления визуализаций, полученных на основе лидара, в исследовательских, образовательных и информационных целях. В этих файлах отображаются изображения в полном разрешении, полученные с помощью лидара на виртуальном глобусе Google Планета Земля.Среда виртуального шара предоставляет свободно доступное и легко управляемое средство просмотра и позволяет быстро интегрировать лидарные визуализации с изображениями, географическими слоями и другими соответствующими данными, доступными в формате KML.

Растр:
Предварительно вычисленные растровые данные включают в себя слои цифровой модели рельефа (DEM), рассчитанные по аэродинамическим съемкам, и растровые данные из глобального набора данных спутниковой радиолокационной топографической миссии (SRTM). ЦМР от аэродинамических съемок доступны в виде плиток «голая земля» (земля), «наибольший удар» (первый или весь возврат) или «интенсивность» (сила лазерного импульса).Некоторые наборы данных также имеют ортофотопографы. Матрицы высот в обычных форматах ГИС (например, ESRI Arc Binary) и сжаты (сжаты), чтобы уменьшить их размер.

Лидарные данные облака точек и обработка по требованию:
Этот аспект OpenTopography позволяет пользователям определять интересующую область, а также подмножество данных (например, «только возврат на землю»), а затем загружать результаты этот запрос в двоичном облачном формате ASCII или LAS. Также доступна опция для создания пользовательских производных продуктов, таких как цифровые модели рельефа (DEM), созданные с заданным пользователем разрешением и параметрами алгоритма и загруженные в нескольких различных форматах файлов.Система также будет генерировать геоморфологические метрики, такие как карты склонов и склонов, и будет динамически генерировать визуализации продуктов данных для отображения в веб-браузере или Google Планета Земля.

Данные:

В качестве средства данных, финансируемого NSF-EAR, основной упор в OpenTopography делается на данные, связанные с наукой о Земле, исследования, топографию и батиметрию. Объем данных, попадающих в этот домен, специально не определен, а приоритеты данных определяются отзывами сообщества пользователей OpenTopography, а также нашего Консультативного комитета.Для тех данных, которые OpenTopography не имеет ресурсов для размещения, мы рекомендуем зарегистрировать их в нашем каталоге данных, чтобы их можно было обнаружить сообществу.

,
Ученый обнаружил, что топография восточного побережья сбивает с толку древние изменения уровня моря
Scientist finds topography of Eastern Seaboard muddles ancient sea level changes Реконструированная береговая линия восточной части США 3 миллиона лет назад (цвета представляют топографию в метрах). Реконструкция основана на мантийном течении и изостатической ледниковой корректировке за последние 3 миллиона лет. Прогнозируемая береговая линия хорошо согласуется с геологическими выводами, которые имеют значение для понимания прошлых долгосрочных изменений уровня моря.

(Phys.org). Согласно новому исследованию, искажение древней береговой линии и поверхности затопления Атлантической прибрежной равнины США является прямым результатом колебаний топографии в регионе и может оказать влияние на понимание долгосрочных климатических изменений. ,

Осадочные породы от Вирджинии до Флориды показывают морские наводнения в эпоху среднего плиоцена, что соответствует приблизительно 4 миллионам лет назад.Несколько вырезанных волной скарпов (обнаженных камней), которые изначально были бы горизонтальными, теперь накладываются на искривленную поверхность с отклонением до 60 метров.

Натан Симмонс из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса и его коллеги из Университета Чикаго, Университета Квебека в Монреале, Сиракузского университета, Гарвардского университета и Университета Техаса в Остине смоделировали активную топографию с использованием имитаций мантийной конвекции, которые предсказывают амплитуду и широкое пространственное распределение этого искажения.Результаты подразумевают, что динамическая топография и, в меньшей степени, ледниковая корректировка, объясняют современную архитектуру прибрежной равнины и близлежащего шельфа.

Результаты появятся в выпуске Science Express от 16 мая, а позднее появятся в журнале Science1091010,

.

«Наше моделирование динамической топографии восточного побережья имеет значение для вывода о глобальных долгосрочных изменениях уровня моря», - сказал Симмонс.

Восточное побережье Соединенных Штатов считается архетипическим континентальным краем атлантического или пассивного типа.

«Основной момент заключается в том, что мантийный поток является основным компонентом искажения поверхности Земли в течение геологического времени, даже на так называемых« пассивных »континентальных окраинах», - сказал Симмонс. «Реконструкция долгосрочных глобальных изменений уровня моря на основе стратиграфических отношений должна учитывать этот эффект. Другими словами, изменился ли уровень воды или земля изменилась? Это может повлиять на понимание очень долгосрочных изменений климата».

Мантия не является пассивным игроком при определении долгосрочных изменений уровня моря.Поток мантии влияет на топографию поверхности посредством возмущений динамической топографии таким образом, что он изменяется как в пространстве, так и во времени. В результате трудно использовать глобальный долгосрочный сигнал уровня моря и, в свою очередь, размер антарктического ледяного щита, используя данные береговой линии восточного побережья.

Симмонс сказал, что новые результаты предоставляют еще одно убедительное доказательство того, что мантийный поток тесно связан с формированием поверхности Земли и должен учитываться при попытке распутать многочисленные долговременные процессы на Земле, такие как изменения уровня моря в течение миллионов лет.


Самые большие в мире ледниковые щиты, вероятно, более стабильны, чем считалось ранее
Дополнительная информация: «Динамическое изменение топографии в восточной части Соединенных Штатов с 3 миллионов лет назад», Д.Б. Роули и соавт. Science Express , 2013. Предоставлено Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса

Цитирование : Ученый обнаружил, что топография восточного побережья сбивает с толку древние изменения уровня моря (2013, 16 мая) получено 31 июля 2020 г. с https: // физ.орг / Новости / 2013-05-ученая-топография восточно-приморский-ancient.html

Этот документ защищен авторским правом. Кроме честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет Часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержание предоставлено исключительно в информационных целях.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о