地形学：掃流堆積物輸送における粒子形状の効果

底質堆積物の上を風や水が流れて、底質に沿って粒子が転がったり跳ねたりする掃流堆積物輸送は、河川の修復から惑星探査までさまざまな状況において極めて重要な機構である。掃流堆積物輸送は広範に生じているにもかかわらず、掃流堆積物フラックスの予測が不正確であることはよく知られている。多くの研究が、不確かさの原因として粒径のばらつきに注目してきたが、形状が輸送速度に影響を及ぼすと長く考えられてきたにもかかわらず、粒子の形状の役割を調べた研究はほとんどない。今回我々は、粒子の形状が、多くの堆積物輸送のデータセットに見られる分散に匹敵する大きさで掃流輸送速度を変え得ることを示す。我々は、流体の抗力と粒子の摩擦に対する粒子の形状の効果を説明する理論を開発し、輸送の始まりと効率が輸送される粒子の抗力係数とバルクの摩擦係数に依存すると予測した。室内実験の結果は、この予測を裏付けており、堆積物輸送に対する粒子の形状の効果は粒子の外見から直観することは困難であることが明らかになった。我々は、今回の実験測定の結果をまとめた形状補正した堆積物輸送の法則を提案する。我々の結果は、より正確な堆積物輸送の予測を可能にし、球形の粒子について開発された理論と天然の堆積物粒子の振る舞いを一致させるのに役に立つ。

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