Основы панка. Оценка предположения о повышенной частоте встречаемости обнажений горных пород на склонах южной экспозиции

Основы панка. Оценка предположения о повышенной частоте встречаемости обнажений горных пород на склонах южной экспозиции

Тут должен быть какой-то серьезный текст, не столько обозначающий важность проблемы, сколько выставляющий меня регалистым ученым. Но я два месяца пытался написать эту статью и нихрена не получалось. Так что хуй вам, а не академический стиль. И вообще, означенное в заголовке предположение есть суть хуета на палке. Никак экспозиция на частоту обнажений горных пород не влияет.

Ну, а теперь, когда я расставил все по местам, давайте приступим. Известный геолог И.А. Мальков выдвинул предположение, что склоны южной и особенно юго-восточной экспозиции более перспективны для поиска обнажений коренных горных пород. Дескать, это связано с результатом движения ледника, который двигаясь с северо-запада на юго-восток сильнее заглаживал фронтовую сторону коренных выходов.

Предположение интересное, особенно, если учесть, что в попытке найти обнажение вы весь день можете шароебиться по кустам с молотком. Стоишь так в говнище посреди комаров, на противоположной стороне болота медведь орет, рядом геолог курит и никто не в курсе, с какой стороны холма найдешь выходы маткасельских гранитов.

По опыту и впрямь кажется, что на южных склонах обнажений больше. Но ученый не может доверять своим ощущениям, поэтому я спиздил базу геологических описаний, привел записи в человеческий вид и наложил все на карту.
Все описания

Что было дальше, вы и сами знаете. Потому, что если вы не полный мудак, у вас возникнет только один вопрос: «АSTER или SRTM?». Отвечаю — ASTER:

Я подготовил растр экспозиций через дефолтный функционал QGIS:

кроме того, сделал растр пересеченности рельефа, каждый пиксел которого представляет собой сумму изменений высот в пределах окна 3х3 пикселя (подробнее смотри в статье Riley S.J., DeGloria S.D., Elliot R. A terrain ruggedness index that quantifies topographic heterogeneities // J. Sci. 1999. V. 5. № 1–4. P. 23–27.). Это не входило в изначальное предположение, но преступлением было бы не проверить возможность взаимосвязи частоты обнажений с индексом пересеченности.

Вокруг каждого описания был построен буфер, радиусом в пол-секунды WGS-84 (приблизительно 30х13 метров), не столько, что-бы облегчить вычисление зональной статистики, сколько нивелировать распиздяйство геологов, которые вначале пишут координаты в пикетажку, а после перебивают их в базу. Кроме того, многие обнажения значительны по простиранию и получение точечной статистики для них явно лишено смысла.

В качестве итоговых значений атрибутов полигонального слоя использовалась медианное значение угла экспозиции, что основано на здравом смысле, поскольку при анормальном распределении только медиана имеет физическое значение, а при распределении, близком к нормальному медиана и математическое ожидание совпадают.

Первые результаты оказались более чем вдохновляющими:

По абсциссе главного графика — угол экспозиции склона, по ординате процент встреченных обнажений горных пород. Справа на полярном графике изображена та же хуета, демонстрирующая, что обнажения значительно чаще встречаются на южных склонах.

Но меня не наебешь. Если ледник действительно оказал такое влияние (если он вообще был — все вопросы к В.Г. Чувардинскому), то это должно проявляться не только в частоте выходов коренников на разных склонах, но и в их форме. Разделить выборку геологических описаний на подмножества разной формы практически невозможно, поскольку записи в пикетажках не стандартизированы и зачастую там попадается бессмысленная хуета. Скрепя сердце я принял волевое решение и подсчитал долю описаний в которых фигурирует слово «уступ» и долю описаний с текстовым фрагментом «заглаж». Согласен, критерий так-себе, но при столь сильной неоднородности частоты встречаемости обнажений на склонах с разной экспозицией, он должен был проявиться. Что-же мы видим на левом верхнем и левом нижнем графиках? Правильно — ничего. На южных склонах заглаженных обнажений меньше, но статистически это недостоверно. Величина отношения уступов к заглаженным обнажениям горных пород, рассчитанная по формуле

(кол-во уступов + 1)/(кол-во заглаженных обнажений + 1)

никак не связана с экспозицией склонов:

Более того, распределение точек наблюдения, в которых не обнаружены выходы коренных пород совершенно аналогично предыдущему:

Это может означать только одно: само распределение площадей склонов разной экспозиции неоднородно, а выборка только подчеркивает эту неоднородность. Действительно (юг-красный, север-синий):

На всякий случай проверим это на растре SRTM:

Как я однажды сказал: «Зрение может обмануть, гистограмма — никогда»:

Тут я, признаюсь, подохуел. Потому, как прожил треть века с мыслей о том, что для каждого южного склона найдется северный склон, и он, сука, обязательно будет в границах наблюдения. А вот хрен. Я несколько часов изучал высотные профили центральной Карелии, пытаясь увидеть пропавшие склоны меридиональной экспозиции. Да как так-то?

А вот так:

Иллюстрация грубовата, но мысль доносит: соотношение площадей склонов с различной экспозицией вовсе не должно быть равным, скорее наоборот. Банально, но не очевидно. И наталкивает на вопросы самоподобия о которых я в терапевтических целях лучше умолчу.

Ну а что-же с индексом пересеченности? — спросите вы. Да та-же хуйня. Вот график зависимости количества описанных обнажений от величины индекса пересеченности.

А вот гистограмма этого индекса по всему растру:

Таким образом, коренники действительно чаще выходят на южных склонах. Но это ни в коем случае не может рассматриваться как поисковый признак, поскольку распределение обнажений всего-лишь отражает особенности рельефа. Такая-же ситуация с индексом пересеченности. Оба эти признака бессмысленны (по крайней мере для территории центральной Карелии). Точки, расположенные случайным образом, будут иметь аналогичное распределение по экспозициям, сами смотрите (500 случайных точек):

Если и говорить о влиянии ледника, то только в разрезе формирования рельефа. Обнажения горных пород встречаются где-попало (с точки зрения маршрутных работ) и направление движения теоретического ледника на частоте их встречаемости никак не сказывается.

К слову об источниках русловой динамики степных рек с малым течением

В наш просвещенный век каждый знает о таком явлении, как меандрирование рек. Чем сильнее изгибается русло, тем выше разность скоростей течения воды у берегов. По внешнему радиусу водный поток движется быстрее, соответственно там быстрее проистекают процессы эрозии еще более изгибая направление русла и повышая разность скоростей водного потока. Это, если хотите, прекрасный пример системы с положительной обратной связью.

Принято считать, что самой наглядной демонстрацией меандр являются космические снимки. Например, как вот этот мапбоксовский снимок реки Аксай:
aksaj

В действительности, ничего не может продемонстрировать суть меандрирования реки лучше, чем сплав по ней в солнечную погоду. Вот солнце слева от вас, а нет уже справа, нет, опять слева, нет сзади, да нет же, справа, хотя постойте, вот прямо по курсу светит… Сплавляясь весной по этой реке, я не мог не обратить свое внимание на особенности русловой динамики и даже имею кое-что сообщить вам по этому поводу.

Гидрологическая наука в лице А. Ю. Сидорчука (статья «Главные формы речных русел: меандры и разветвления«) утверждает, что: «Первоначальный изгиб русла появляется за счет гидродинамической неустойчивости прямолинейного потока». Утверждение настолько тривиальное, что создается ощущение, будто автор пытается уйти от вопроса первопричины образования изгиба водотока. В чем механика процесса зарождения изгиба, господа? Не развития, подчеркиваю, а именно изгиба? Если принять за истину, что в основе всего стоит «гидродинамическая неустойчивость», то следует признать, что такой неустойчивости присуще странное свойство сохранения ассиметричной структуры на время, достаточное, для появления разности скоростей течения, а это согласитесь, едва ли возможно.

Конечно-же, причины зарождения изгиба русла кроются не в самом водном потоке, но в связи водного потока и его русла. Неоднородности русла влияют на неоднородность потока и наоборот — это неразрывное целое. И с этой точки зрения прямолинейное русло есть система, напряженность которой прямо пропорциональна длине русла. В какой-то момент напряженность достигает максимума и линейная динамика сменяется хаотической в лучших традициях теории катастроф Рене Тома. В это сингулярное время, поводом к началу изгиба реки может быть все что угодно.

Но, хватит теории. Сплавляясь по Аксаю, я с интересом отметил, что во многих случаях, причиной появления разности скоростей водного потока у противоположных берегов являются упавшие стволы деревьев:
img_3042

Растущие по берегам деревья (большей частью тополя) падают неизменно в воду, поскольку крона их неравномерно развита и значительно более массивна с открытой стороны, обращенной к воде. Упав, дерево может достаточно долго оставаться прикрепленным корнями к субстрату, при этом замедляя течение и аккумулируя перед собой плывущие ветви и водоросли.
img_3039

Накопленный, благодаря колебаниям уровня воды ил, вкупе с разлагающимся субстратом древесины создает достаточные условия для произрастания трав, а в редких случаях даже кустарников:
img_3044

Но что еще интереснее — на реках с малым течением, коим является и Мертвый Аксай в его верховьях, основной причиной падения деревьев в воду становится не подмывание почвы, хотя таковое тоже имеет место, а банальный ветровал. В связи с этим, наиболее сильная дифференциация скорости водного потока происходит на участках реки с узкими береговыми полосами леса или множеством отдельно стоящих деревьев. Большие лесные массивы вдоль берегов служат достаточным барьером против ветра — плыть по этим участкам почти не составляет труда: топляков и коряг весьма немного. Участки же с редкостойными насаждениями по берегам исключительно труднопроходимы для лодки и порой представляют серьезную опасность для экспедитора.

Это наблюдение веско показывает, что зная инициатор какого-либо естественного процесса и руководствуясь разумным представлением о механике природных явлений мы с успехом можем решать исключительно практические проблемы, к коим несомненно относится и прокладка экспедиционных маршрутов.