Yağmur damlalarının toprağa ilk çarpma anının (sıçramanın) erozyona (toprak aşınımı) katkıda bulunduğunu biliyoruz ancak yeni bir çalışma, bir damlanın yamaçlardan aşağı doğru yolculuğunun, erozyonda ilk sıçramadan bile daha büyük bir etkisi olabileceğini ortaya koyuyor.
Araştırmacılar, İsviçre Ecublens’taki Route de la Sorge üzerindeki bir noktada, doğal yağmur damlalarının bir yamaç yüzeyine çarptığını ve yuvarlanarak aşağı inerken kum tanecikleri topladığını gözlemledi.
Daha sonra yapılan laboratuvar çalışmasında, 30° açıyla eğimli, kuru silikat kumla kaplı 1,2 metre uzunluğunda bir düzenek oluşturdular. Her bir yağmur damlasının, araştırmacıların “kum topları” dediği yapılar oluşturduğu, koşullara bağlı olarak farklı şekiller aldıkları ve bu kum toplarının, tek başına ilk sıçramadan 10 kata kadar daha fazla toprak taşıyabildiği ortaya kondu.
Makale yazarlarına göre, ilk yuvarlanma aşamasında, damlalar hızlarını ve sediment (tortu) taşıma oranlarını hızla artırdı. Artan merkezkaç kuvveti altında, yuvarlanan damlalar bir tür değişim geçirdi; yuvarlak şekilleri bozuldu, hem sıvı hem de taşınan taneler çekirdekten uzaklaşarak kum topları oluşturdu.
Fıstık ve simit şekilleri
Araştırmacılar, kumlu yağmur damlalarının iki farklı şekil oluşturduğunu keşfetti; fıstık veya simit (halka).
Fıstık şeklindekiler, nispeten daha düşük hızlarda oluşuyor ve taneleri damlanın yüzeyinde tutuyor. Genellikle taneleri belirli bir noktaya kadar topluyor. Kütleleri sabitlendikten sonra ise damla yuvarlanmaya devam ettikçe açısal hızı artırıyor. Eğimin sonuna kadar kalıp düz bir yüzeye yuvarlanırsa, hemen dağılıyor.
Simit (halka) şeklindekiler, taneleri sadece yüzeyde toplamak yerine, kum tanelerini iç hacimlerine alıyor. Bu da onları daha yoğun ve opak (saydam olmayan) bir görünüme kavuşturuyor. “Eksenel simetrik radyal gerilme” nedeniyle simit şeklinde kararsız hale geldiği düşünülüyor. Bu şekiller, saf sıvı damlalarda yalnızca çok yüksek dönüş hızlarında oluşurken, laboratuvardaki damlalarda kullanılan su-gliserol karışımı nedeniyle deneylerde biraz daha düşük hızlarda da meydana geldi.
Makale yazarları, “Tam olarak oluşmuş simitler, bazen görünür bir kırılma sürecinde parçalandıkları noktaya kadar (saniyede 1 metrenin üzerinde) hızlanmaya devam eder. Bu kırılma, merkezkaç kuvvetinin neden olduğu kum topu gerilimi, kılcal bağların dayanıklılığını aştığında meydana gelir ve kendi izlerini açarak yamaç aşağı yuvarlanan ‘çocuk’ kum topları üretir.” şeklinde açıklıyor.
Çalışma ne işe yarayacak?
Yağmur damlalarının kuru toprak yamaçlardan aşağı yuvarlanırken aldığı şekilleri incelemek önemsiz görünebilir fakat bu dinamiklerin, yağmurun neden olduğu toprak kaybını tahmin etmek için kullanılan toprak erozyon modelleri için önemli etkileri bulunuyor. Bu modeller, erozyon oranlarını tahmin ederek, daha savunmasız alanları belirleyerek, kontrol önlemleri tasarlayarak ve tarımda arazi sağlığını değerlendirerek koruma planlaması, arazi yönetimi ve çevresel değerlendirmeye yardımcı olabilir. Yağmur damlalarının yamaç aşağı hareket ederken ne kadar daha fazla toprağı yerinden oynattığını göstermek, araştırmacıların bu modelleri iyileştirmesine katkı sağlayabilir.
Dahası, bu dinamikler, granülasyon (tanecik oluşturma) teknikleri hakkında bilgi sağlayarak diğer alanlara da katkı sunabilir.