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Linking Geomorphic Process Dominance and the Persistence of Local Elevation
Journal of Geophysical Research: Earth Surface ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-08-17 , DOI: 10.1029/2020jf005525
Kristin E. Sweeney 1 , Joshua J. Roering 2 , David J. Furbish 3
Affiliation  

The response of eroding topography to changes in base level is driven by patchy and intermittent mass flux, both on hillslopes and in channels. However, most models of soil‐mantled landscape evolution use continuously differentiable equations that average over these patchy transport processes. Because of the limited time and space resolution of field observations, the relationship between zeroth‐order landscape evolution (i.e., over long space and time scales) and first‐order fluctuations due to patchy, intermittent transport (e.g., tree throw and landsliding) remains unclear. Here, we use five physical experiments of an eroding experimental landscape to examine how the signature of first‐order transport, as described by autocorrelation functions of local elevation time series, varies as a function of the vigor of hillslope transport relative to channel incision. Our results show that experiments with higher hillslope transport efficacy have higher autocorrelation coefficients, suggesting that differences in zeroth‐order transport coefficients may be driven by differences in patchy, first‐order transport processes. These higher autocorrelation coefficients also imply that in landscapes where hillslope transport dominates, landscape dynamism is reduced and patterns of elevation change are more persistent over time. These findings suggest that the balance between channelized and hillslope transport processes is fundamental to landscape response to perturbation and may control landscape susceptibility to unsteady processes like large‐scale reorganization.

中文翻译:

将地貌过程优势与局部高程的持久性联系起来

侵蚀性地形对基准面变化的响应是由山坡和河道上不连续的间歇性质量通量驱动的。但是,大多数土壤耕地景观演化模型都使用连续可微分的方程,这些方程在这些斑驳的运输过程中平均。由于野外观测的时间和空间分辨率有限,因此零阶景观演化(即在较长的空间和时间范围内)与由于斑驳,间歇性运输(例如,抛树和滑坡)引起的一阶波动之间的关系仍然存在不清楚。在这里,我们使用了五个侵蚀实验景观的物理实验来检验一阶传输的特征,如局部高程时间序列的自相关函数所描述的,相对于渠道切口的坡度运输的活力而变化。我们的结果表明,具有较高坡度传输效率的实验具有较高的自相关系数,表明零阶传输系数的差异可能是由斑驳的一阶传输过程的差异驱动的。这些较高的自相关系数还暗示着,在坡度运输占主导的景观中,景观动态性会降低,海拔变化的模式会随着时间的推移而更加持久。这些发现表明,通道化和山坡运输过程之间的平衡对于景观对扰动的响应至关重要,并且可以控制景观对不稳定过程(如大规模重组)的敏感性。我们的结果表明,具有较高坡度传输效率的实验具有较高的自相关系数,表明零阶传输系数的差异可能是由斑驳的一阶传输过程的差异驱动的。这些较高的自相关系数还暗示着,在坡度运输占主导的景观中,景观动态性会降低,海拔变化的模式会随着时间的推移而更加持久。这些发现表明,通道化和山坡运输过程之间的平衡对于景观对扰动的响应至关重要,并且可以控制景观对不稳定过程(如大规模重组)的敏感性。我们的结果表明,具有较高坡度传输效率的实验具有较高的自相关系数,表明零阶传输系数的差异可能是由斑驳的一阶传输过程的差异驱动的。这些较高的自相关系数还暗示着,在坡坡运输占主导的景观中,景观动力降低,高程变化模式随时间推移而更加持久。这些发现表明,通道化和山坡运输过程之间的平衡对于景观对扰动的响应至关重要,并且可以控制景观对不稳定过程(如大规模重组)的敏感性。这表明零阶输运系数的差异可能是由零散的一阶输运过程的差异所驱动。这些较高的自相关系数还暗示着,在坡坡运输占主导的景观中,景观动力降低,高程变化模式随时间推移而更加持久。这些发现表明,通道化和山坡运输过程之间的平衡对于景观对扰动的响应至关重要,并且可以控制景观对不稳定过程(如大规模重组)的敏感性。这表明零阶输运系数的差异可能是由零散的一阶输运过程的差异所驱动。这些较高的自相关系数还暗示着,在坡坡运输占主导的景观中,景观动力降低,高程变化模式随时间推移而更加持久。这些发现表明,通道化和山坡运输过程之间的平衡对于景观对扰动的响应至关重要,并且可以控制景观对不稳定过程(如大规模重组)的敏感性。
更新日期:2020-10-22
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