En första studie i sitt slag ledd av University of Texas i Austin har funnit att stenvittring och vattenlagring verkar följa ett liknande mönster över böljande landskap där kullar reser sig och faller i flera kilometer.

Fynden är viktiga eftersom de tyder på att dessa mönster skulle kunna förbättra förutsägelser om risk för skogsbränder och jordskred och hur torka kommer att påverka landskapet, eftersom väderpåverkan och vattenlagring påverkar hur vatten och näringsämnen flödar genom landskap.

"Det finns mycket fart att göra det här arbetet just nu, " sade studiens medförfattare Daniella Rempe, en biträdande professor vid UT Jackson School of Geosciences Department of Geological Sciences. "Den här typen av data, över stora skalor, är vad som behövs för att informera nästa generations modeller av processer på markytan."

Forskningen leddes av Michelle Pedrazas, som ledde arbetet samtidigt som han tog en magisterexamen vid Jackson School. Den publicerades i Journal of Geophysical Research:Earth Surface .

Trots vikten av vad som händer inne i kullar, de flesta datormodeller för att simulera landskapsbeteende går inte djupare än marken på grund av brist på data som kan skalas till stora områden, sa Rempe.

Den här studien hjälper till att fylla den kunskapsluckan, att vara den första att metodiskt prova interiören av en sekvens av backar. Forskningen fokuserade på att undersöka den "kritiska zonen, "det nära ytskiktet som inkluderar träd, jordar, vittrad sten och sprickor.

"Denna studie hjälper till att reda ut ett mysterium i forskarsamhället i den kritiska zonen, kopplingen mellan berggrundsvittring, topografi och lagring av vatten i bergiga vattendelar, sa Eric Pierce, direktören för Environmental Sciences Division vid Oak Ridge National Laboratory som inte var involverad i studien.

Forskningsplatsen ligger i norra Kalifornien och är en del av ett nationellt nätverk av Critical Zone Observatories. Forskarna borrade 35 borrhål över en serie sluttningar och deras dalar för att samla in underjordiska prover och andra data. De samlade också ett kärnprov vid toppen av varje backe som fångade hela höjden på kullen - ett avstånd som varierade från 34 till 57 fot (10,5 till 17,5 meter).

Proverna avslöjade djupare vittring och sprickbildning i kullar och tunnare vittring i dalar, förutom vittring som tränger djupare in i kortare backe än högre.

Detta fynd är viktigt eftersom det tyder på att datormodeller skulle kunna använda denna skalningstrend för att modellera omfattningen av väderpåverkan i liknande böljande terräng.

Var vatten lagras i de väderbitna klipporna i sluttningar är en viktig fråga, speciellt under de torra somrarna som upplevs i fältområdet. Forskning ledd av Rempe 2018 avslöjade att träd tappar in vatten som lagras som "bergfuktighet" i sprickorna och porerna i stenar i kritiska zoner under torka.

Denna studie avslöjade också bergfuktighet i den kritiska zonen - men bara inom de första 20 fot av väderbiten sten.

Att lära sig mer om hur sluttningar lagrar deras vatten kan hjälpa forskare att avgöra vilka områden som löper störst risk att bli brandrisker. Pedrazas sa att sambandet med skogsbränder var tydligt när de samlade in fältdata 2018. Skogsbränder som flammade i andra delar av Kalifornien gjorde solen röd och fyllde himlen med rök. Inställningen underströk det faktum att att veta vad som händer på ytan är nära kopplat till vad som händer i kullarna.

"Vi såg verkligen den potentiella effekten av vår forskning, [vikten av] var är vattnet, och när kommer träden verkligen att torka upp, och vilken risk det är för samhället, sa Pedrazas.