Krafter som formar jordens yta finns registrerade i ett antal naturliga register, från trädringar till grottformationer.

I en nyligen genomförd studie, forskare från University of Texas i Austin visar att ett annat naturligt rekord - sediment packade vid bassängkanterna - erbjuder forskare ett kraftfullt verktyg för att förstå krafterna som format vår planet under miljontals år, med implikationer på dagens förståelse

Studien publicerades i tidskriften Geologi och använder en datormodell för att koppla distinkta mönster i de sedimentära avlagringarna till förändringar i klimat och tektonisk aktivitet.

"Vi försöker hitta ett sätt att skilja tektoniken och klimatsignalerna, " sa huvudförfattaren Jinyu Zhang, en forskarassistent vid UT:s Bureau of Economic Geology. "Genom att använda den här numeriska modellen har vi plötsligt den här kraften att simulera världen under olika tektoniker och klimat."

Zoltán Sylvester och Jacob Covault, båda forskare vid byrån, var medförfattare till tidningen.

Geoforskare har länge tittat på sedimentära bassänger efter ledtrådar om jordens tidigare klimat. Det beror på att sedimenttillförseln är nära kopplad till miljöfaktorer, som regn eller snöfall, som påverkar sedimentskapandet genom erosion och sedimenttransport över ett landskap och in i en bassäng. Tektoniska faktorer påverkar också sedimentskapandet, med ökande höjning förknippad med mer sediment och minskande höjning med mindre.

Dock, trots att kunskap om sedimenttillförsel är kopplad till klimat och tektonik, forskarna sa att lite är känt om hur förändringar i dessa fenomen direkt påverkar hur sediment avsätts längs bassängkanterna över långa tidsskalor.

Denna studie förändrar det, med Zhang som använder datorprogrammet pyBadlands med öppen källkod för att skapa en "källa-till-sänka" 3D-modell som spårar hur nederbördsförändringar, tektonisk höjning och havsnivå påverkar sedimenterosion och nedfall. Modellen använder topografi inspirerad av Himalayabergen och Indus River Delta för att spåra sedimentet när det tar sig från bergen, genom ett flodsystem, och sätter sig i en bassängmarginal under miljontals år.

"Detta är en av de första [modellerna] som satte landskapsutvecklingsdelen med det stratigrafiska svaret, avsättningssvar, och gör det i 3D, " sa Covault. "Jinyu har tagit ett riktigt bra steg för att få ihop allt det här."

Forskarna körde 14 olika scenarier - alla med olika klimat, tektoniska, och havsnivåinställningar – under en simulerad tidsperiod på 30 miljoner år för att undersöka förändringar i landskapets topografi och sedimentavsättning.

De olika scenarierna skapade distinkta mönster i sedimentavsättning, vilket gjorde det möjligt för forskarna att dra generella slutsatser om hur tektoniska och klimatiska faktorer påverkar bassängmarginaltillväxten. Till exempel, förändringar i höjningen tar miljontals år att påverka förändringar i bassängkantssedimenten, men när dessa ändringar väl har trätt i kraft, de sätter en ny baslinje för beteende. I kontrast, förändringar i nederbörd orsakar mycket mer abrupt förändring, följt av en återgång till det deponeringsbeteende som observerades före klimatskiftet.

Scenarierna visade att havsnivån potentiellt skulle kunna komplicera leveransen av signalen om tektonisk förändring till bassängen. Till exempel, en ökning av havsnivån översvämmade kustområdena och störde sediment som når en bassängmarginal. Men när detta scenario parades med ökad nederbörd, sedimenttillgången var tillräckligt stor för att ta sig till bassängkanten.

Gary Hampson, en professor vid Imperial College London som inte var en del av studien, sade att modellen ger viktiga riktlinjer för geovetare som vill rekonstruera jordens förflutna.

"Resultaten ökar förtroendet med vilket geovetare kan tolka tektoniska och klimatiska historier i de geologiska arkiven av bassängkanter, " han sa.

Zhang tillbringade de senaste två åren med att lära sig programmeringsspråket Python så att han kunde använda programvaran pyBadlands, som utvecklades av University of Sydneys Tristan Salles.

Sylvester, som använder liknande verktyg för att studera erosion och sedimentation i flodsystem, sa att de datorverktyg som är tillgängliga för geovetare gör långvariga men ändå grundläggande frågor inom geovetenskap mer tillgängliga än någonsin.

"Det är en spännande tid, ", sa han. "Det är allt lättare att undersöka den stratigrafiska posten på ett kvantitativt sätt."