地球表面是地球的“活皮肤”——它连接着物理、化学和生物系统。在地质时期,地貌随着地表的演化而变化,调节着碳循环以及河流将沉积物带入海洋时的养分循环。
所有这些相互作用都对生态系统和生物多样性——居住在我们星球上的许多生物——产生深远的影响。
因此,重建地球地貌数百万年的演变过程是了解地球形状变化以及气候和构造等事物相互作用的基本步骤。它还可以为我们提供有关生物多样性演变的线索。
与法国科学家合作(法国国家科学研究中心,巴黎高师大学大学、格勒诺布尔大学和里昂大学),我们的团队悉尼大学现已发布了地球表面变化的详细地质模型著名期刊科学。
我们的模型是第一个动态模型(计算机模拟),以低至 10 公里(6.2 英里)的高分辨率记录过去 1 亿年的情况。
它以前所未有的细节揭示了地球表面如何随着时间的推移而变化,以及它如何影响沉积物的移动和沉降方式。
我们的模型被分解为一百万年的框架,基于一个框架,该框架将板块构造和气候力与地震、风化、河流变化等地表过程相结合。
酝酿三年
该项目大约在三年前开始,当时我们开始开发一种新的全球尺度景观演化模型,能够模拟数百万年的变化。
我们还找到了自动将其他信息添加到我们的框架中的方法,例如古地理——地球景观的历史。
对于这项新研究,我们的框架使用了最先进的板块构造重建和过去气候的模拟在全球范围内。
我们先进的计算机模拟使用了澳大利亚的国家计算基础设施,在数百个计算机处理器上运行。每次模拟都花费了几天的时间,构建了一幅完整的图景,以重建过去一亿年的地球表面演化。
所有这些计算能力产生了全球高分辨率地图,显示地球景观的高点和低点(海拔),以及水和沉积物的流动。
所有这些都与现有的地质观测结果非常吻合。例如,我们结合了当今的数据河流沉积物和水流、流域面积、地震调查以及长期局部和全球侵蚀趋势。
我们的主要输出以基于时间的全球地图的形式提供,间隔为五百万年开放科学框架。
水和沉积物在空间和时间上的通量
地球的基本表面过程之一是侵蚀,这是一个缓慢的过程,土壤和岩石等物质被风或水磨损和带走。这会导致沉积物流动。
侵蚀在地球的碳循环中发挥着重要作用,碳循环是生命的基本组成部分之一,在全球永无休止的循环。
研究沉积物在空间和时间上的流动方式对于我们了解过去地球气候的变化至关重要。
我们发现我们的模型再现了地球沉积物输送的关键要素,从描述河流网络随时间变化的流域动态到沉积物的缓慢变化大型沉积盆地。
根据我们的结果,我们还发现岩层(地层)的现有观测结果与此类层的预测之间存在一些不一致之处。这表明我们的模型可用于测试和完善过去景观的重建。
我们模拟的过去景观与正在发挥作用的各种过程完全集成,特别是水文系统(水的运动),提供了地球表面更清晰、更详细的视图。
我们的研究更详细地揭示了不断变化的地球表面在沉积物从山顶到海洋盆地的运动中所发挥的作用,最终在深层次上调节碳循环和地球气候波动。
当我们结合地质记录探索这些结果时,我们将能够回答有关地球系统各种关键特征的长期存在的问题,包括我们的星球循环养分的方式以及产生我们所知道的生命的方式。









