토양침식

Soil erosion
독일 동부집중 경작지에 적극적으로 침식하는

토양의 침식은 토양상층의 변질이다.그것은 토양 퇴화의 한 형태다.이러한 자연적 과정은 에로시스 작용제, 즉 , 얼음(글래시어), , 공기(바람), 식물, 동물(인간 포함)의 역동적인 활동에 의해 발생한다.이러한 작용제에 따라 침식은 때로 물침식, 빙하침식, 눈침식, 바람(애올레아)침식, 동물유전자침식, 경작침식 등의 인공침식으로 나뉜다.[1]토양 침식은 상대적으로 눈에 띄지 않게 지속되는 느린 과정일 수도 있고, 상층부의 심각한 손실을 초래하는 놀라운 속도로 발생할 수도 있다.농경지에서 발생하는 토양의 손실은 농작물 생산 잠재력 감소, 지표수 수질 저하, 배수망 손상 등에 반영될 수 있다.토양 침식은 싱크홀을 유발할 수도 있다.

인간의 활동은 세계적으로 침식이 일어나고 있는 비율의 10-50배 증가했다.과도한(또는 가속화된) 침식은 "현장"과 "현장 밖의" 문제를 모두 야기한다.현장 영향은 농업 생산성의 감소와 (자연경관에 대한) 생태학적 붕괴를 포함한다. 둘 다 영양분이 풍부한 상토층의 상실로 인한 것이다.어떤 경우에는 궁극적인 결과는 사막화다.오프사이트 효과는 수로의 침전, 수역의 침전, 도로와 주택의 침전물 관련 피해 등이 있다.물과 풍력 침식은 토지 파괴의 두 가지 주요 원인이다; 그것들은 합쳐져, 토지가 퇴화된 전세계 범위의 약 84%를 차지하며, 과도한 침식은 전 세계적으로 가장 중요한 환경 문제 중 하나이다.[2][3][4]

집중적인 농업, 삼림 벌채, 도로, 인공적인 기후 변화 및 도시의 무질서한 확장은 침식을 촉진하는 효과와 관련하여 가장 중요한 인간의 활동 중 하나이다.[5]그러나 취약한 토양의 침식을 줄이거나 제한할 수 있는 예방교정 관행이 많다.

물리적 프로세스

강우량 및 지표유출량

빗방울 한 방울의 충격으로 과 물이 튀었다.

강우량, 그리고 강우량의 결과로 발생할 수 있는 지표 유출수는 4가지 주요 유형의 토양 침식을 발생시킨다: 튀김 침식, 시트 침식, 릴 침식, 굴침식.비산 침식은 일반적으로 토양 침식 과정에서 처음이자 가장 심하지 않은 단계로 보여지는데, 이는 시트 침식, 그 다음 릴 침식, 마지막으로 굴식 침식(4개 중 가장 심함)이 뒤따른다.[6][7]

튀는 침식에서는 떨어지는 빗방울의 충격으로 흙 속에 작은 분화구가 생겨 흙 입자를 분출한다.[8][9]이러한 토양 입자가 이동하는 거리는 수직으로 0.6m(2피트) 정도 될 수 있고 평평한 지면에서는 수평으로 1.5m(5피트) 정도 될 수 있다.

토양이 포화상태거나 강우량이 토양에 물이 침투할 수 있는 속도보다 크면 지표유출이 발생한다.유수에너지가 충분할 경우 느슨해진 토양 입자(시멘트)를 슬로프 아래로 운반한다.[10]시트 침식은 육상의 흐름에 의해 느슨해진 토양 입자를 운반하는 것이다.[10]

강우로 인한 침식 공정에 의해 릴과 갈매기가 덮인 스포티 팁: 럼무, 에스토니아

침식은 산등성이 침식을 위한 침전원과 침전물 전달 시스템 역할을 하는 작고 순간적인 집중 유로의 개발을 말한다.일반적으로 교란된 고지대의 침식률이 가장 높은 곳에서는 릴이 활발하다.릴의 흐름 깊이는 일반적으로 몇 센티미터(약 1 인치) 이하이며 채널 경사가 상당히 가파를 수 있다.이것은 릴이 더 깊은 개울과 강의 더 넓은 통로를 통해 흐르는 물과 매우 다른 유압물리학을 보인다는 것을 의미한다.[11]

굴 침식은 폭우나 눈이 녹은 직후 또는 폭우 중에 유출수가 누적되어 좁은 수로로 빠르게 흐를 때 발생하여 토양이 상당히 깊이까지 제거된다.[12][13][14]

강과 하천

스코틀랜드 도빙스톤 번 -이 사진은 같은 장소에 영향을 미치는 두 가지 다른 형태의 침식을 보여준다.하천 흐름으로 계곡 침식이 일어나고 있으며 빙하기 빙하가 지형을 넘어 흐르면서 가장자리에 놓여 있는 바위와 돌(및 대부분의 흙)은 빙하로 남아 있던 때까지 빙하다.

계곡이나 하천 침식은 선형 특징을 따라 지속적인 물의 흐름과 함께 발생한다.침식이 아래로 내려오면서 골짜기가 깊어지고, 으로 나아가서 산비탈로 계곡을 확장하여 머리칼이 깎이고 둑이 가파르다.하천 침식 초기 단계에서는 에로스 활동이 지배적으로 수직적이고 계곡은 전형적인 V 단면을 가지며 하천 경사가 비교적 가파르다.어느 정도 염기 수준에 도달하면 에로스 활동은 측면 침식으로 전환되어 계곡 바닥을 넓히고 좁은 범람원을 만든다.하천 구배는 거의 평평해지고, 하천이 계곡 바닥을 굽이쳐 흐르면서 측면 퇴적물이 중요해진다.하천 침식의 모든 단계에서, 지금까지 가장 많은 침식이 홍수 기간 동안 발생한다. 이때 더 많은 침전물 하중을 운반하기 위해 점점 더 빠르게 움직이는 물을 사용할 수 있다.그러한 과정에서 침식하는 것은 물만이 아니다: 매달린 연마 입자, 조약돌, 돌멩이 또한 견인력이라고 알려진 과정에서 표면을 통과할 때 에로스적으로 작용할 수 있다.[15]

은행 침식은 하천이나 강의 둑이 닳아 없어지는 것이다.이것은 수로의 침대의 변화와는 구별되는데, 이것을 '스커우'라고 한다.강둑의 침식 및 형태변화는 둑에 금속봉을 삽입하고 다른 시간에 둑면을 따라 둑 표면의 위치를 표시하여 측정할 수 있다.[16]

열적 침식은 움직이는 물에 의해 영구 동토층이 녹고 약화되는 결과물이다.[17]그것은 강과 해안 양쪽 모두에서 발생할 수 있다.시베리아레나 강에서 관측된 급속한 하천 수로의 이주는 열 침식 때문인데, 이 둑의 일부가 영구 동토층 침식성 물질로 구성되어 있기 때문이다.[18]이런 침식의 상당 부분은 약화된 은행들이 대규모 침체로 실패하면서 발생한다.열적 침식은 또한 북극 해안에도 영향을 미치며, 북극 해안에서는 파도 작용과 근해 온도가 합쳐져 해안선을 따라 영구 동토층 허세를 약화시켜 실패하게 한다.보포트 해안의 100킬로미터(62마일) 구간을 따라 1955년부터 2002년까지 연평균 5.6미터(18피트)의 침식률을 보였다.[19]

홍수

극도로 높은 흐름에서, 코르크 또는 변기는 많은 양의 빠르게 흐르는 물에 의해 형성된다.Kolks는 암반을 뽑고 바위 절단 분지로 불리는 포트홀 형태의 지형을 만들어내면서 극심한 국부 침식을 일으킨다.홍수 지역에서 그 예들은 동부 워싱턴의 컬럼비아 분지 지역에 수로 모양의 딱지대를 만든 빙하 미술라 호수에서 볼 수 있다.[20]

풍식

볼리비아 알티플라노에 있는 바람의 침식으로 조각된 암석형성 알볼 드 피에드라.

바람의 침식은 특히 건조 지역과 반건조 지역에서 주요한 지질학적 힘이다.특히 삼림파괴, 도시화, 농업 등 인간의 활동에 의해 자연률을 훨씬 상회하는 수준으로 증가된 후, 토지 분해, 증발, 사막화, 유해한 대기 먼지, 농작물 피해의 주요 원인이기도 하다.[21][22]

바람의 침식은 두 가지 주요 품종으로, 바람이 불어 느슨한 입자를 흡수하여 운반하는 디플레이션과 바람에 의해 운반되는 공기 중의 입자에 부딪히면서 표면이 마모되는 마멸이다.디플레이션은 (1) 더 크고 무거운 입자가 지면을 미끄러지거나 굴러가는 표면 크리프, (2) 입자가 공중으로 짧은 높이로 들어올려지고, 흙 표면을 가로질러 튕겨져 나가 소금에 절이는 염분, (3) 바람에 의해 매우 작고 가벼운 입자가 공기 중으로 들어올리는 현수막의 세 종류로 나뉜다.d는 종종 장거리용으로 운반된다.바람의 침식이 대부분(50~70%)이고, 다음으로 서스펜션(30~40%)과 표면 크리프(5~25%)[23][24]가 뒤를 이었다.실티 토양은 바람의 침식에 가장 많이 영향을 받는 경향이 있고, 실티 입자는 비교적 쉽게 분리되어 운반된다.[25]

건조한 지역과 가뭄 기간에는 바람의 침식이 훨씬 더 심하다.예를 들어 대평원에서는 바람의 침식으로 인한 토양 손실이 습윤년에 비해 가뭄 해에 6100배 정도 더 클 수 있다고 추정한다.[26]

질량 운동

이스라엘 막테슈 라몬의 와디는 중력이 둑에 붕괴 침식을 보이고 있다.

질량 이동은 주로 중력의 힘에 기인하여 경사면에서 암석과 퇴적물이 아래로 바깥쪽으로 움직이는 것이다.[27][28]

질량 이동은 에로스적 과정의 중요한 부분으로, 종종 산악지대에서 풍화물질의 분해와 수송의 첫 번째 단계가 된다.[29]그것은 더 높은 고도에서 낮은 고도로 물질을 이동시키고, 여기서 하천과 빙하와 같은 다른 침식제가 그 물질을 집어들어 더 낮은 고도로 이동시킬 수 있다.대량 이동 프로세스는 모든 경사면에서 항상 지속적으로 발생하며, 일부 대량 이동 프로세스는 매우 느리게 작용하고, 다른 프로세스는 매우 갑작스럽게 발생하며, 종종 비참한 결과를 초래한다.암석이나 침전물의 감지할 수 있는 하강 이동을 흔히 산사태라고 부른다.그러나 산사태는 이동을 담당하는 메커니즘과 이동이 발생하는 속도를 반영하는 훨씬 더 상세한 방법으로 분류할 수 있다.그러한 활동의 매우 느린 형태의 눈에 보이는 지형적 징후 중 하나는 스크리 슬로프다.[30]

슬럼프는 가파른 산비탈에서 발생하며, 뚜렷한 골절 구역을 따라 발생하며, 방출되면 상당히 빠르게 하강할 수 있는 점토와 같은 물질 내에서 종종 발생한다.그들은 종종 숟가락 모양의 이등변성 우울증을 보일 것인데, 이 우울증은 물질이 아래로 미끄러지기 시작했다.슬로프 아래 물이 약해지면서 슬럼프가 생기는 경우도 있다.많은 경우에 그것은 단순히 그것이 정기적으로 발생하는 고속도로를 따라 열악한 엔지니어링의 결과일 뿐이다.[31]

표면 크리프는 중력에 의한 토양과 암석 파편들의 느린 움직임을 의미하며, 이것은 일반적으로 확장된 관찰을 통해서만 감지할 수 있다.그러나 이 용어는 또한 토양의 표면을 따라 바람에 의해 직경 0.5~1.0mm(0.02~0.04인치)의 탈구된 토양 입자를 굴리는 것을 설명할 수 있다.[32]

경작 침식

경작지 침식으로 인한 언덕 꼭대기 침식

경작지 침식경작지에 의한 토양의 이동으로 경작지에서 발생하는 토양 침식의 일종이다.[33][34]에는 증거가 증가하는 농지에서 경운 침식은 큰 토양 침식 과정, 세계 각곳의 많은 분야에서 토양을 침식하고 구릉이 많고 lands[35][36][37] 비탈진 서명 공간 패턴 많은 물 침식 핸드 북과 팜플렛, 침식된 언덕 꼭대기에 나타나 특히 빼어난 물과 바람 침식, 실제이다.ly b를 일으켰다y 경작지 침식은 주로 중턱에서 토양 손실을 초래하고 언덕 꼭대기가 아닌 경사면의 경사면을 낮추게 한다.[38][33][35]경작지 침식으로 인해 토양이 저하되어 농작물 수확량이 크게 감소할 수 있으며, 따라서 농장의 경제적 손실을 초래할 수 있다.[39][40]

전환 테라스를 이용한 경작지 침식

토양침식에 영향을 미치는 요인

기후

강수량과 강도는 물에 의한 토양 침식을 지배하는 주요 기후 요인이다.그 관계는 토양 표면이 식물에 의해 잘 보호되지 않는 때 또는 그 장소에서 많은 비가 내리는 경우에 특히 강하다.이것은 농경 활동이 토양을 맨땅으로 남겨두는 기간 동안이거나, 식물이 자연적으로 희박한 반건조 지역일 수 있다.바람의 침식은 특히 식물이 희박하고 토양이 건조한 가뭄의 시기에 강한 바람을 필요로 한다.평균 온도 및 온도 범위와 같은 다른 기후 요인도 식생 및 토양 특성에 미치는 영향을 통해 침식에 영향을 미칠 수 있다.일반적으로 비슷한 식생과 생태계를 감안할 때 강수량(특히 고강도 강우량), 바람, 폭풍우가 많은 지역은 침식이 더 많을 것으로 예상된다.

세계의 일부 지역(: 미국 중서부)에서는 강우 강도가 에로스의 주요 결정 요인이며, 강우량이 높을수록 일반적으로 물에 의한 토양 침식이 증가한다.빗방울의 크기와 속도도 중요한 요인이다.더 크고 더 빠른 빗방울은 더 큰 운동 에너지를 가지고 있고, 따라서 그 충격은 더 작고 느리게 움직이는 빗방울보다 더 큰 거리에 의해 토양 입자를 대체하게 될 것이다.[41]

세계의 다른 지역(예: 서유럽)에서는 비교적 낮은 성층 강우 강도로 인해 이전에 포화상태에 이른 토양으로 유출과 침식이 발생한다.이런 상황에서 강우량보다는 강우량이 물에 의한 토양 침식의 심각성을 결정하는 주요 요인이다.[42]

토양구조 및 조성

남서쪽 해안을 따라 있는 비연결 사해(이스라엘) 퇴적물에서 에로소닉이 잘 통한다.이 굴레는 1년도 안 되어 유대 산맥에서 홍수로 출토되었다.

토양의 구성, 습기, 응축은 모두 강우의 에로스성을 결정하는 주요 요인이다.점토가 더 많이 함유된 퇴적물은 모래나 실트를 함유한 퇴적물보다 침식에 더 강한 경향이 있는데, 그 이유는 점토가 토양 입자를 결합하는 데 도움을 주기 때문이다.[43]높은 수준의 유기 물질을 함유한 토양은 종종 침식에 더 강한 내성을 가지고 있는데, 그 이유는 유기 물질들이 토양 콜로이드들을 응고시키고 더 강하고 더 안정적인 토양 구조를 만들기 때문이다.[44]토양에 흡수될 수 있는 물의 양(따라서 표면에 에로스적인 유출수로 흐르지 못하도록 방지)에 제한을 두기 때문에 강수 전 토양에 존재하는 물의 양 또한 중요한 역할을 한다.습하고 포화 상태의 토양은 많은 빗물을 흡수할 수 없을 것이며, 따라서 지표 유출의 수치가 높아져 주어진 강우량에 대한 에로스도가 높아지게 된다.[44][45]토양 압축은 또한 토양과 물의 투과성, 그리고 유출물로 흘러가는 물의 양에도 영향을 미친다.더 많은 압축 토양은 덜 압축된 토양보다 더 많은 양의 표면 유출수를 가질 것이다.[44]

식물성 커버

식물은 대기와 토양 사이의 접점 역할을 한다.그것은 빗물에 대한 토양의 투과성을 증가시켜 유출량을 감소시킨다.그것은 바람으로부터 토양을 보호하는데, 이것은 바람의 침식을 감소시킬 뿐만 아니라, 미세 기후의 유리한 변화도 초래한다.식물의 뿌리는 흙을 한데 묶고, 다른 뿌리와는 상호작용을 하여 물과 바람의 침식에 덜 취약한 보다 단단한 덩어리를 형성한다.식물을 제거하면 표면의 침식률이 증가한다.[46]

지형

육지의 지형에 따라 지표유출물이 흐를 속도가 결정되고, 그 속도가 지표유출의 에로스도를 결정한다.길고 가파른 경사면(특히 적절한 식물성 덮개가 없는 경사면)은 짧고 덜 가파른 경사면보다 집중호우 시 매우 높은 침식률에 더 취약하다.가파른 지형은 또한 산사태와 다른 형태의 중력 침식 과정에 더 쉽게 노출된다.[47][48][49]

토양 침식을 돕는 인간의 활동

농업 관행

이와 같이 경작된 농지는 식물성 덮개가 파괴되고 쟁기질을 하는 동안 토양이 헐거워져 강우로 인한 침식에 매우 취약하다.

지속 불가능한 농업 관행은 자연률보다 1~2배 정도 침식률을 높이고 토양 생산에 의한 대체율을 훨씬 웃돈다.[50][51]토양을 더 미세한 입자로 분해하는 농경지의 경작지가 주요 요인 중 하나이다.심층 경작이 가능한 기계화된 농기구로 인해 현대에 이르러서는 물침식으로 수송할 수 있는 토양의 양이 크게 증가하여 문제가 더욱 악화되었다.그 밖에 모노크로핑, 급경사지에서의 농사, 농약화학비료 사용(토양을 함께 묶는 유기체를 죽이는 것), 노로크로핑, 표면 관개 사용 등이 있다.[52][53]토양으로부터의 영양소 손실의 정의와 관련된 복잡한 전반적인 상황은 토양 침식 사건의 크기 선택적 특성의 결과로 발생할 수 있다.예를 들어, 미세하게 침식된 분율에서 총 의 손실은 전체 토양에 비해 더 크다.[54]수생계통 내에서의 후속 행동을 예측하기 위해 이 증거를 추론하면, 이 보다 쉽게 운반되는 물질이 용액 P 농도가 더 낮은 분수에 비해 낮을 수 있기 때문이다.[55]틸라지는 또한 토양을 탈수하여 바람에 의해 집힐 수 있는 작은 입자로 분해함으로써 바람의 침식률을 증가시킨다.이를 더욱 악화시키는 것은 대부분의 나무들이 일반적으로 농경지에서 제거되어 바람이 더 빠른 속도로 이동할 수 있는 길고 개방적인 달리기를 할 수 있다는 사실이다.[56]심한 방목은 식물성 덮개를 감소시키고 심한 토양 압축을 유발하는데, 이 두 가지 모두 침식률을 증가시킨다.[57]

삼림 벌채

클리어컷에서, 거의 모든 초목들이 매우 많은 비가 내리는 지역의 가파른 경사면의 표면에서 벗겨졌다.이와 같은 경우 심한 침식이 일어나 하천 침전 및 영양분이 풍부한 표토의 상실을 초래한다.

방해받지 않는 에서는 광물토양이 잎사귀 한 겹과 숲 바닥을 덮고 있는 에 의해 보호된다.이 두 겹은 빗방울의 충격을 흡수하는 흙 위에 보호막을 형성한다.그것들은 다공성이고 강우량에 잘 스며들 수 있으며, 빗물이 지표면 위를 유수로 흐르는 대신 아래의 토양으로 천천히 스며들게 한다.[58]나무와 식물의[59] 뿌리는 흙입자를 한데 모아놓아 씻겨 나가는 것을 막는다.[58]식물성 표지는 땅에 닿기 전에 잎과 줄기를 때리는 빗방울의 속도를 줄여 운동 에너지를 감소시키는 작용을 한다.[60]그러나 표면 침식을 막는 것은 캐노피보다 숲 바닥이다.빗방울의 종단 속도는 약 8미터(26피트)에 이른다.숲속 캐노피들은 보통 이것보다 높기 때문에, 빗방울은 캐노피에 부딪힌 후에도 종종 말단 속도를 되찾을 수 있다.그러나 잎사귀와 유기물이 층층이 쌓인 온전한 숲 바닥은 여전히 강우의 영향을 흡수할 수 있다.[60][61]

삼림 벌채는 토양 표면의 혹과 쓰레기 층을 제거하고, 흙을 함께 묶는 식물성 덮개를 제거하며, 벌목 장비에서 무거운 토양 압축을 일으켜 광물 토양의 노출로 인해 침식률이 높아진다.일단 화재나 벌목으로 나무가 제거되면 침투율이 높아져 산림바닥이 그대로 남아 있을 정도로 침식이 적어진다.심한 화재는 폭우가 뒤따를 경우 상당한 추가 침식으로 이어질 수 있다.[62]

전 세계적으로 2006년 에로스 토양 손실의 가장 큰 원인 중 하나는 열대우림슬래쉬와 화상 치료다.지구의 많은 지역에서, 한 나라의 전체 부문은 비생산적이 되었다.예를 들어, 그 나라 국토 면적의 약 10%를 차지하는 마다가스카르의 높은 중앙 고원에서는, 사실상 전체 경관은 식물이 무균 상태인데, 일반적으로 깊이가 50m(160ft)를 넘고 폭이 1km(0.6마일)가 넘는 굴 같은 에로스 고랑을 가지고 있다.이동 재배는 때때로 세계의 일부 지역에서 슬래시와 화상 방법을 통합하는 농업 시스템이다.이것은 토양을 저하시키고 토양이 점점 더 비옥해지는 원인이 된다.[63]

도로 및 인적 영향

휴먼 임팩트(Human Impact)[64]는 침식 과정에 큰 영향을 미친다. 첫째는 식물성 덮개의 땅을 더럽히고, 배수 패턴을 바꾸고, 그 다음으로는 건설 중에 토양을 압축하여 지표면 유출량을 증가시키고 지표면 풍속을 증가시키는 불침투한 아스팔트나 콘크리트의 층으로 땅을 덮는 것이다.도시 지역(특히 도로)에서 유출되어 운반되는 침전물의 대부분은 연료, 기름, 그리고 다른 화학물질로 매우 오염되어 있다.[65]이렇게 늘어난 유수는 흘러가는 땅을 침식하고 깎아내리는 것 외에도 흐르는 물의 부피와 비율을 변경하고 화학적으로 오염된 침전물을 채움으로써 주변 유역에 큰 혼란을 야기한다.국지적인 수로를 통한 물의 흐름이 증가함에 따라 은행 침식율도 크게 증가하게 된다.[66]

기후변화

지난 수십 년간 관측된 따뜻한 대기 온도는 더 많은 극한 강우 사건을 포함하여 수문학적 순환을 더욱 활발하게 할 것으로 예상된다.[67]기후변화에 따른 해수면 상승도 해안침식률을 크게 높였다.[68][69]

토양 침식에 관한 연구는 강우량 증가와 강도가 토양 침식률을 증가시킬 것이라는 것을 시사한다.따라서 예상대로 세계 많은 지역에서 강우량과 강도가 증가한다면 개선 조치가 취해지지 않는 한 침식도 증가할 것이다.토양침식률은 다양한 이유로 기후변화에 대응해 변화가 예상된다.가장 직접적인 것은 강우의 에로스적인 힘의 변화다.그 밖의 이유로는 a) 습기와 관련된 식물 바이오매스 생산의 변화에 따른 식물 캐노피의 변화, b) 온도와 습기에 따른 토양 미생물 활동과 식물 바이오매스 생산률에 따른 식물 잔류물 분해율의 변화, c) 변화 등이 있다.es 강우제 이동에 따른 토양 수분과 침투 및 유출비 변화에 따른 증발-투과율, d) 침식에 취약한 토양 구조물의 토양 유기물 농도 감소에 따른 토양 침식성 변화, 토양 표면 밀봉 증가로 인한 유출량 증가그리고 지각, e) 겨울 온도 증가에 따른 비영로성 눈에서 에로스성 강우로의 겨울 강우 이동, f) 이전에 지워지지 않았던 토양 상태를 유도하는 영구 동토층 용해, g) 새로운 기후 체제를 수용하기 위해 필요한 토지 이용의 변화.[70]

프루스키와 니잉의 연구는 토지 이용과 같은 다른 요소들이 고려하지 않고 기후 변화 하에서 총 강수량의 1% 변화마다 대략 1.7%의 토양 침식 변화를 예상하는 것이 합리적이라고 밝혔다.[71]최근 연구에서는 미국 17%,[72] 유럽 18%,[73] 전 세계적으로 30~66%[74]의 강우 에로스 증가가 예측되고 있다.

지구환경영향

런오프 및 필터 soxx
높은 수위 침식에 취약한 지역을 나타내는 세계 지도.
17세기와 18세기 동안 이스터 섬삼림 벌채와 지속할 수 없는 농업 관행으로 인해 심각한 침식을 겪었다.결과적으로 토양의 손실은 결국 생태학적 붕괴로 이어졌고, 대규모 기아와 이스터 섬 문명의 완전한 붕괴를 초래했다.[75][76]

그것의 생태학적 영향의 심각성과 그것이 발생하는 규모 때문에 침식은 오늘날 우리가 직면하고 있는 가장 중요한 지구 환경 문제들 중 하나이다.[3]

토지 분해

물과 바람의 침식은 현재 토지 파괴의 두 가지 주요 원인이 되고 있다; 그것들은 합쳐져 84%의 퇴화된 에이커리지를 책임지고 있다.[2]

매년 약 750억 톤의 토양이 토지에서 침식되는데, 이는 자연 침식률의 약 13~40배에 달하는 속도다.[77]세계 농경지의 약 40%가 심각하게 훼손되어 있다.[78]유엔에 따르면, 우크라이나 크기의 비옥한 토양이 있는 지역은 가뭄, 삼림 벌채, 기후 변화로 인해 매년 손실되고 있다.[79]UNU의 아프리카 천연자원연구소에 따르면, 아프리카에서 현재의 토양오염 추세가 지속된다면, 아프리카는 2025년까지 인구의 25%만을 먹여 살릴 수 있을 것이라고 한다.[80]

최근의 모델링 개발은 높은 시간 분해능(<30분)과 높은 충실도의 강우량 기록을 사용하여 전지구적 규모로 강우 에로스도를 정량화했다.그 결과는 3,625개의 관측소와 63개국의 강우 에로스도를 포함하는 Global Row Erosivity Database(글로레다)를 생산한 광범위한 글로벌 데이터 수집 노력이다.이 최초의 글로벌 강우 에로시스틱 데이터베이스는 정교한 지리학적 공정을 바탕으로 30 아크초(~1km)의 글로벌 에로시스성 맵을 개발하기 위해 사용되었다.네이처 커뮤니케이션즈에 발표된 새로운 연구에[82] 따르면, 매년 거의 360억 톤의 토양이 물로 인해 손실되고, 삼림 벌채와 다른 토지 이용의 변화가 문제를 더 악화시킨다고 한다.본 연구는 고해상도 공간 분포 모델링(ca. 250 × 250 m 셀 크기)을 통해 전지구 토양 침식 역학을 조사한다.지역 통계학적 접근방식은 최초로 토지 이용과 토지 이용의 변화, 범위, 유형, 지구 농경지의 공간 분포 및 다양한 지역 자르기 시스템의 영향에 대한 글로벌 토양 침식 모델에 대한 철저한 통합을 가능하게 한다.

침식으로 인한 토양 다산성의 상실은 더욱 문제가 되는데, 이는 토지의 재생성을 허용하기보다는 화학비료를 적용하는 경우가 많아 물과 토양 오염이 더욱 심해지는 반응이기 때문이다.[83]

수생태계의 침전

토양침식(특히 농업활동으로 인한)은 세계의 수로 안으로 흘러들어오는 과잉 퇴적물의 영향으로 수질오염을 확산시키는 세계적인 주요 원인으로 꼽힌다.퇴적물 자체는 오염물질의 역할을 할 뿐만 아니라 부착된 농약 분자나 중금속과 같은 다른 오염물질의 운반체 역할을 한다.[84]

퇴적하중 증가가 수생태계에 미치는 영향은 치명적일 수 있다.실트는 개울 바닥의 자갈 사이의 공간을 채움으로써 물고기의 산란층을 질식시킬 수 있다.그것은 또한 그들의 식량 공급을 줄이고 침전물이 아가미로 유입되면서 그들에게 주요한 호흡기 문제를 야기시킨다.수생식물과 녹조생물의 생물 다양성이 감소하고, 무척추동물도 살아남아 번식할 수 없다.침전 사건 자체는 비교적 짧은 기간일 수 있지만, 대량 소멸로 인한 생태적 붕괴는 종종 미래에도 오래 지속된다.[85]

세계적으로 가장 심각하고 오래 지속되는 물침식 문제 중 하나는 중화인민공화국황하 중류 및 양쯔강 상류에 있다.황하로부터, 매년 16억 톤 이상의 침전물이 바다로 흘러 들어간다.침전물은 주로 북서부의 로이스 고원 지역의 침수로 인해 발생한다.[86]

대기오염

토양의 바람 침식 중에 채취된 토양 입자는 대기 오염의 주요 원인인 "먼지"이다.이러한 공기 중에 떠다니는 토양 입자들은 종종 살충제나 석유 연료와 같은 독성 화학물질에 오염되어 나중에 상륙하거나 흡입/흡입될 때 생태학적, 공중 보건 위험을 야기한다.[87][88][89][90]

침식으로 인한 먼지는 강우량을 억제하는 작용을 하며 하늘색을 청색에서 백색으로 변화시켜 붉은 일몰이[citation needed] 증가하게 된다.먼지 사건은 주로 1970년대 이후 카리브해와 플로리다 전역의 산호초의 건강 저하와 관련이 있다.[91]고비사막에서도 비슷한 먼지 플룸이 생겨나 오염물질과 결합해 바람을 타고 먼 거리, 즉 동쪽으로 퍼져 북미 대륙으로 퍼져나간다.[92]

토양 침식 모니터링, 측정 및 모델링

테라싱은 경작된 경사면의 침식 속도를 현저하게 늦출 수 있는 고대의 기술이다.

침식 과정을 모니터링하고 모델링하는 것은 사람들이 토양 침식의 원인을 더 잘 이해하고, 가능한 다양한 조건 하에서 침식을 예측하고, 침식에 대한 예방적이고 회복적인 전략의 실행을 계획하는 데 도움을 줄 수 있다.그러나 침식 과정의 복잡성과 이를 이해하고 모델링하기 위해 고려해야 하는 과학 분야의 수(예: 기후학, 수문학, 지질학, 토양 과학, 농업, 화학, 물리학 등)는 정확한 모델링에 도전하게 만든다.[93][94][95]침식 모델도 비선형적이어서 수치로 작업하기 어렵고, 더 작은 그림을 표본으로 추출해 수집한 데이터에서 큰 영역에 대한 예측까지 스케일업하기가 어렵거나 불가능하다.[96]

물 침식으로 인한 토양 손실을 예측하는 데 가장 많이 사용되는 모델은 보편적 토양 손실 방정식(USLE)이다.이것은 1960년대와 1970년대에 개발되었다.이 연구에서는 플롯 크기 면적의 연평균 토양 손실 A를 다음과 같이 추정한다.[97]

A = RKLSCP

여기서 R강우 에로스성 계수,[98][99] K토양 소거성 계수,[100] LS는 길이와 경사를 나타내는 지형 계수[101],[102] C는 커버 및 관리 계수[103], P는 지지 실천 요인이다.[104]

USLE의 플롯 스케일의 공간 기반에도 불구하고, 이 모델은 종종 유역, 대륙, 그리고 전세계와 같은 훨씬 더 큰 지역의 토양 침식을 추정하는데 사용되어 왔다.한 가지 중요한 문제는 USLE가 굴 침식을 시뮬레이션할 수 없다는 것이며, 따라서 갈매기로부터의 침식은 USLE 기반 침식 평가에서 무시된다는 것이다.그러나 갈매기 침식은 경작지와 경작지의 전체 침식의 상당한 비율(10–80%)이 될 수 있다.[105]

USLE이 도입된 이후 50년 동안, 많은 다른 토양 침식 모델이 개발되었다.[106]그러나 토양 침식과 그 구성 과정이 복잡하기 때문에, 모든 침식 모델은 검증되었을 때, 즉 모델 예측을 침식의 실제 측정과 비교할 때, 대략적인 실제 침식 비율만을 나타낼 수 있다.[107][108]따라서 새로운 토양 침식 모델이 계속해서 개발되고 있다.이들 중 일부는 USLE 기반(예: G2 모델)으로 남아 있다.[109][110]다른 토양 침식 모델은 USLE 요소의 사용을 대부분 포기했다(예: 물 침식 예측 프로젝트 모델) 또는 전체적으로(예: RHEM, 범위 수문학 및 침식 모델).글로벌 연구들은 USLE을[112] 기반으로 계속 되고 있다.

예방 및 교정

농경지 옆에 심은 바람막이(나무 줄)가 강풍에 대비한 방패 역할을 한다.이것은 바람의 침식의 영향을 줄이고, 다른 많은 이점을 제공한다.

가장 효과적으로 알려진 침식 예방법은 토지에 식물성 덮개를 늘리는 것으로 바람과 물의 침식을 예방하는 데 도움이 된다.[113]테라싱은 침식 조절의 매우 효과적인 수단인데, 이것은 전 세계 사람들에 의해 수천 년 동안 행해져 왔다.[114]방풍지(방풍지라고도 함)는 바람으로부터 밭을 보호하기 위해 농경지 가장자리를 따라 심은 나무와 관목이다.[115]크게 바람 침식을 줄일 뿐만 아니라, 방풍림이나 여러 줄, 농작물을 위한 향상된 분리(는 dehydrating에서 그리고 바람을 그렇지 않으면 해로운 영향들에 보호이다) 같은 많은 다른 혜택을 유익한 새를 탄소 sequestration,[117]과 농업 풍경에 미적 개선 species,[116]서식지를 제공한다.[118][119](단독대신)혼합작, 농작물 순환 등 전통적인 식재 방식도 침식률을 크게 낮추는 것으로 나타났다.[120][121]농작물 잔류물은 빗방울이 토양 입자를 깨트리는 충격을 줄이기 때문에 침식을 완화시키는 역할을 한다.[122]감자를 생산할 때 곡물이나 기름종자를 재배할 때보다 침식 가능성이 더 높다.[123]포리지에는 섬유근계가 있어, 식물을 토양 맨 위층에 고정시키고 밭 전체를 덮음으로써 침식 퇴치에 도움이 된다. 이는 비열작물이기 때문이다.[124]열대 해안 시스템에서는 망그로브의 성질이 토양 침식을 줄일 수 있는 잠재적 수단으로 조사되어 왔다.그들의 복잡한 뿌리 구조는 토양을 묶고 쌓으면서 폭풍과 홍수 충격으로 인한 파도의 피해를 줄이는 데 도움을 주는 것으로 알려져 있다.이러한 뿌리는 물의 흐름을 느리게 하여 퇴적물의 퇴적과 침식률을 감소시킬 수 있다.그러나 침전물 균형을 유지하기 위해서는 적절한 맹그로브 숲 너비가 있어야 한다.[125]

참고 항목

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외부 링크