Αποσάθρωση

Πέτρωμα αλλοιωμένο από αιολική διάβρωση (Βουνά Εϊλάτ, Ισραήλ)

Με τον όρο αποσάθρωση εννοούμε την προοδευτική και σταδιακή αποσύνθεση των υλικών των εδαφών, των πετρωμάτων, της λάσπης αλλά και τεχνητών υλικών με την πάροδο του χρόνου υπό την επίδραση παραγόντων του περιβάλλοντος, όπως του ανέμου, του νερού, του πάγου ή ακόμη και των ζωντανών οργανισμών (βιοδιάβρωση), αλλά και τη διάβρωση.

Αιολική αποσάθρωση

Η αποσαθρωτική ενέργεια που αναπτύσσουν οι άνεμοι κατά την κίνηση τους πάνω στην επιφάνεια της Γης, τροποποιώντας έτσι την εξωτερική μορφή των διάφορων πετρωμάτων, κυρίως στις ερημικές θερμές περιοχές και σε μικρότερη κλίμακα σε περιοχές με ιδιαίτερα φτωχή Βλάστηση (υποερημικές, παράκτιες ζώνες, περιοχές γύρω από παγετώνες κλπ.).

Κατά κανόνα οι άνεμοι θεωρούνται ρεύματα τα οποία κινούνται από σημεία με υψηλότερη πίεση της ατμόσφαιρας προς σημεία με χαμηλότερη, με κινήσεις εν μέρει παράλληλες προς την επιφάνεια της Γης, η ροή τους όμως είναι συχνά ανώμαλη, με ρεύματα ανοδικά και καθοδικά, με περιδινήσεις και απότομες αλλαγές διεύθυνσης εξαιτίας στιγμιαίων τοπικών συνθηκών. Σε τέτοιες συνθήκες οι άνεμοι αποκτούν ορισμένη ποσότητα ενέργειας, με την οποία αποσπούν και μεταφέρουν σκόνη και κόκκους άμμου, από σημεία όπου άλλες φυσικές και χημικές επιδράσεις έχουν προκαλέσει τη γένεση τους. Οι άνεμοι μερικές φορές απογυμνώνουν τα πετρώματα σε μεγάλες εκτάσεις (και αυτό συμβαίνει στην περίπτωση των ερήμων) οπότε δεν απομένουν παρά μόνο γυμνοί βράχοι (λιθώδεις θίνες, τα hammad της Σαχάρας) ή χαλίκια αρκετά βαριά- αυτά που δεν μπορούν να μεταφερθούν, σχηματίζουν τα ρεγκ (όρος που χρησιμοποιείται ιδιαίτερα για τις ερημικές περιοχές της Σαχάρας). Αυτή η δράση ανύψωσης, μεταφοράς και κύλισης πάνω στην επιφάνεια του εδάφους των λεπτών υπολειμμάτων της αποσύνθεσης των πετρωμάτων, την οποία αναπτύσσουν οι άνεμοι με τα ρεύματα τους, ονομάζεται Lovato.

Τα λεπτά υλικά που μεταφέρονται με τον άνεμο αποτελούν ισχυρό παράγοντα απόξεσης, ικανό να λειαίνει, να χαράζει και να τρυπά ακόμη και τα πιο σκληρά πετρώματα, δημιουργώντας έτσι ιδιαίτερους τύπους αποσαθρωτικών μορφών που χαρακτηρίζουν την α.δ.• αυτό το φαινόμενο αποσάθρωσης ονομάζεται απορρίνιση. Οι μορφές που αποκτούν τα πετρώματα με την αιολική απορρίνιση είναι συνήθως αρκετά χαρακτηριστικές στις λεπτομέρειες, ελάχιστα όμως στο σύνολο τους. Τα ανθεκτικότερα τμήματα των πετρωμάτων, πάνω στα οποία δρα σε μικρότερο βαθμό η απορρίνιση, καταλήγουν να προεξέχουν πάνω από τα λιγότερο ανθεκτικά, στα οποία σχηματίζονται κοιλότητες• έτσι προκύπτει μια χαρακτηριστική αιολική σμίλευση, σε σχήματα κυψελίδων, μικρών θυλάκων και κυπέλλων, δικτυωτών, δαιδάλων κ.ά. Χαρακτηριστικοί επίσης είναι οι λεγόμενοι Grande, βραχώδεις προεξοχές σε σχήμα χοντρής πλάκας πάνω στην κορυφή λεπτού στηρίγματος. Οι μύκητες σχηματίζονται από τη αποσαθρωτική ενέργεια του βαρύτερου υλικού, που το μετακινεί ο άνεμος χαμηλά, σχεδόν αγγίζοντας την επιφάνεια του εδάφους. Η ενέργεια αυτή του βαρύτερου υλικού είναι μεγαλύτερη σε σύγκριση με την ασθενέστερη δράση του λεπτότερου υλικού, που μεταφέρεται αιωρούμενο.

Στα κρυσταλλοσχιστώδη πετρώματα, που είναι πιο λεπτοκοκκώδη, εμφανίζεται μια τυπική στιλπνότητα, η οποία ονομάζεται βερνίκι της ερήμου. Με τις περιδινήσεις του αέρα ενίοτε δημιουργούνται στο έδαφος κυλινδρικοί ή κωνοειδείς λάκκοι με κατακόρυφο άξονα, όμοιοι με τις χύτρες που σχηματίζει η διαλυτική ενέργεια των νερών. Όμως η δράση του ανέμου δεν εκδηλώνεται μόνο πάνω στα ακίνητα πετρώματα, αλλά και αρκετά συχνά πάνω στα χαλίκια, που αποκτούν εντυπωσιακά σχήματα, ως αποτέλεσμα της απορρίνισης• τα Μετέωρα αποτελούν χαρακτηριστικό παράδειγμα του φαινομένου της αιολικής διάβρωσης στην Ελλάδα. Η ενέργεια του ανέμου πάνω στους κροκαλοπαγείς σχηματισμούς της περιοχής είχε ως αποτέλεσμα τη δημιουργία των βραχωδών εξάρσεων σε ποικίλα σχήματα: Bieber, πύργων, πυραμίδων, τραπεζών κλπ.

Παγκόσμια εξίσωση απώλειας εδάφους

Η αποτίμηση του μεγέθους και τις έκτασης της διάβρωσης, καθώς και της προβλέψεις της υποβάθμισης της παραγωγικότητας των εδαφών δίνεται από την εμπειρική εξίσωση που υπολογίζει την ποσότητα εδάφους που χάνεται με τη διάβρωση είναι γνωστή ως, <<παγκόσμια ή γενική εξίσωση απώλειας εδάφους (ΠΕΕΑ) (Universal Soil Loss Equation, USLE)>> (Wischmeier and Smith, 1965, 1978, Schwertmann et al., 1990).
Α$=$R$*$K$*$LS$*$C$*$P Α = Η ποσότητα εδάφους που χάνεται με τη διάβρωση σε τον. / εκτάριο [t/ha].

R = Οι επιδράσεις του κλιματικού παράγοντα. Η αποσαθρωτική ικανότητα, αποσαθρώτικότητα των βροχοπτώσεων και των νερών της επιφανειακής απορροής, ως αποτέλεσμα της κινητικής ενέργειας των βροχών, των καταιγίδων και με μέγιστη ένταση 30 λεπτών. Υπολογίζεται με τη βοήθεια του τύπου του Fournier R = Σp2 / P, όπου: P η μηνιαία βροχόπτωση και P η μέση ετήσια βροχόπτωση[MJ mm ha-1 h-1].

Κ = Η διαβρωσιμότητα του εδάφους που ισοδυναμεί με την τιμή της ποσότητας εδάφους που χάνεται από ένα κανονικό πειραματικό τεμάχιο μήκους 22,1 m και με κλίση 9% σε συνθήκες κατεργασίας καθαρισμού του εδάφους και σε διάρκεια αγρανάπαυσης [t h MJ-1 mm-1]. Ανάλογα δηλαδή το ποσοστό συμμετοχής της άμμου, της ιλύος και της αργίλου, όπως ορίζεται από τη διεθνή βιβλιογραφία (Mitchell and Bubenzer, 1980).

LS = Ο τοπογραφικός παράγοντας που αναφέρεται στη κλίση του κεκλιμένου εδάφους. Μια αύξηση της τιμής των δύο συντελεστών L και S, επιφέρει σημαντική αύξηση της εδαφικής διάβρωσης, διότι οι πιο απότομες κλίσεις (S) παράγουν τις υψηλότερες ταχύτητες ροής και οι μακρύτερες κλίσεις (L) συσσωρεύουν επιφανειακή απορροή από μεγαλύτερες περιοχές με αποτέλεσμα την αύξηση πάλι της ταχύτητας ροής. Κατά συνέπεια η αύξηση και των δύο συντελεστών οδηγούν στην αυξανόμενη δυνατότητα εδαφικής διάβρωσης [Stefano, et al. 2000].

C = Ο παράγοντας της φυτικής κάλυψης. Εκφράζει το καλλιεργητικό σύστημα και τη διαχείριση του εδάφους.

P = Ο παράγοντας διαχείρισης της γης. Αναφέρεται σε πρακτικές εφαρμογές που έχει ως σκοπό να ελέγχει τη διάβρωση του εδάφους.

Η ανωτέρω εξίσωση προέκυψε από τη στατιστική επεξεργασία στοιχείων από παρατηρήσεις σε καλλιεργούμενα εδάφη με μικρές λεκάνες απορροής στις ΗΠΑ και αφορά την αυλακωτή διάβρωση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να έχει αμφισβητηθεί η ακρίβεια της μιας και αποτελεί μειονέκτημα της μεθόδου στην περίπτωση που εφαρμόζεται η μέθοδος σε περιοχές εκτός των ΗΠΑ και άλλες μορφές διάβρωσης. Επιπροσθέτως δεν συνυπολογίζει τη στερεομεταφορά στις κλιτύες των λεκανών απορροής. Επίσης μειονεκτεί διότι συνυπολογίζει την εδαφική διάβρωση πολλαπλασιάζοντας εντελώς διαφορετικά μεγέθη, τα οποία εκφράζουν βροχόπτωση, εδαφολογικά χαρακτηριστικά, τοπογραφικές κλίσεις, φυτοκάλυψη και πρακτικές ελέγχου της διάβρωσης ενώ στην πραγματικότητα η διάβρωση δεν μπορεί να προσεγγιστεί με τόσο απλουστευμένο τρόπο [Kirkby, 1980]. Η εξίσωση Wischmeier εξακολουθεί να εφαρμόζεται λόγο της χρηστικότητας της αν και δεν δίνει αρκετά ακριβείς εκτιμήσεις για τις περισσότερες εφαρμογές. Έχουν προταθεί διάφορες τροποποιήσεις στον υπολογισμό του συντελεστή διαβρωσιμότητας εδάφους (Κ), όπου είναι η μεγαλύτερη δυσκολία εφαρμογής της εξίσωσης.Τα αποτελέσματα της ΠΕΕΑ δεν θα πρέπει να λαμβάνονται ως απόλυτη τιμή αλλά ως μέτρο σύγκρισης περιοχών.