科学家在河流三角洲的复杂模式中看到秩序

河流三角洲及其错综复杂的水道网络、沿海屏障岛屿、湿地和河口，似乎通常是由随机过程形成的，但加州大学欧文分校和其他机构的科学家们在明显的混乱中看到了秩序。

通过实地研究和数学建模，他们得出结论，三角洲“自组织”以增加到海岸线的沉积物运输路径的数量、方向和大小 - 或多样性 - ，提高它们抵御人为干扰和自然发生因素的能力。研究小组的研究结果已发表在《国家科学院院刊》上。

“由于它们纠缠的通道在进入大海之前多次分裂和重新汇合，三角洲非常复杂和多样，这让我们怀疑它们是否隐藏了一些更简单的秩序，”主要作者、UCI 民事部研究助理亚历杭德罗·特赫多 (Alejandro Tejedor) 说。与环境工程。“三角洲是否有一些共同的‘目标’来维持它们的存在，通过多样化它们的通量分布来在通往海洋的途中建造陆地?”

研究人员试图通过应用统计学和数学建模来解开这个谜团。他们观察了世界上 10 个主要河流三角洲，确定了水流分成更小的河道并在汇合处再次汇合的概率，发现除了非洲的尼日尔三角洲以外，所有河流都表现出很高的“非局部熵率”，这意味着大向海洋输送途径的多样性。

该团队通过数值模型证实了这些发现，表明即使发生了主要的渠道撕裂——导致网络重组——流动往往会重新创造不同的水路。

“通过采用信息论中的概念，我们表明来自不同环境的一系列三角洲遵循‘最优原则’，这表明这些地貌的几乎所有自然现象都具有普遍性，”Tejedor 说。

近几十年来，世界上许多三角洲都受到海平面上升、当地开发和上游大坝建设的威胁，这些水坝限制了沉积物的流动。

“河流三角洲仅占世界陆地面积的 1%，但却是超过 10 亿人口的家园，是大量食物和其他自然资源的来源，”土木与环境工程杰出教授 Efi Foufoula-Georgiou 说在 UCI，他指导并共同撰写了 PNAS 研究。“因此，我们必须更好地了解这些重要的地球景观，以及人类和气候压力源如何对其自我维护产生不利影响。”

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