Onderzoek naar Dune Dynamiek en Menselijke Impact

Vorige zomer kreeg Stephanie McNamara haar eerste blik op het Great Sand Dunes National Park en Preserve in het zuiden van Colorado. Het park is een monument van zand, waar duinen zich uitstrekken over 30 vierkante mijl en bijna 750 voet hoog zijn, waardoor ze de hoogste zandformaties in Noord-Amerika zijn.

McNamara, een afgestudeerde student in geofysica aan CU Boulder, is recentelijk begonnen aan een project dat zich richt op deze fenomenen. “We hebben wat we zoutatiekorrels noemen, kleine zandkorrels die over het oppervlak van de duin springen. Je voelt ze op je benen, en dan, ineens, zijn ze in je mond,” zei McNamara. “Tenzij je in een duinenveld bent, is het moeilijk om na te denken over alles wat rondwaait.”

De afgestudeerde student maakt deel uit van een onderzoeksproject onder leiding van Nathalie Vriend, universitair hoofddocent aan de Paul M. Rady Department of Mechanical Engineering aan CU Boulder. Het lab onderzoekt onder andere hoe duinen in de loop van de tijd evolueren—verschuivend en golvend over het landschap door processen zoals diegene die McNamara’s benen schraapten.

Dynamiek van Zandduinen

De klassieke sci-fi roman “Dune,” en de recente filmadaptaties, spelen zich voornamelijk af op de fictieve wereld van Arrakis—een woestijnplaneet waar zand eindeloos in elke richting strekt. Maar duinen zijn ook te vinden op een waterrijke wereld zoals de aarde. Zandduinen beslaan naar schatting 5% van het landoppervlak van onze planeet. Ze bevinden zich op zes continenten en komen in alle vormen en maten voor. De meest voorkomende duinen, barchans, hebben de vorm van een halve maan, terwijl andere eruitzien als sterren of kasteelwanden. Sommige duinen kunnen zelfs zingen.

Net als de duinen in het nationale park, zijn deze formaties onophoudelijk, soms koppig, levend.

De Menselijke Impact

Het begrijpen van precies hoe duinen bewegen is een dringende zoektocht, zei Vriend. De wereld wordt warmer en droger, en woestijnen over de hele wereld breiden zich uit, waardoor huizen, landbouwgrond en zelfs hele dorpen worden opgeslokt.

Vriend’s onderzoeksgroep gebruikt een verscheidenheid aan tools, waaronder grondpenetrerende radar en computersimulaties, om de fysica en wiskunde die duinen beheersen te onthullen. Het team wil uiteindelijk een dringende vraag beantwoorden: Kunnen mensen de grootste duinen op de planeet efficiënt verplaatsen of zelfs stoppen?

“Hier in de VS stuitten we 100 jaar geleden op dit probleem tijdens de Dust Bowl, toen stof en zand door boerderijen raasden en oogsten volledig verwoestten,” zei Vriend. “We staan nog steeds voor dit probleem vandaag de dag, en daarom moeten we begrijpen hoe sediment beweegt en hoe het transporteert.”

Onderzoek in Chili

Vriend had haar eigen ontdekking in het vroege stadium van haar doctoraatsstudie aan het California Institute of Technology in Pasadena. Tijdens een onderzoeksreis wandelde de werktuigbouwkundig ingenieur naar de top van een van de beroemde zingende duinen in de Mojave-woestijn. Deze duinen creëren een spookachtige zoemtoon die kilometers ver kan weerklinken.

McNamara reisde eerder dit jaar naar Chili, waar ze samenwerkte met onderzoekers onder leiding van Tomás Trewhela aan de Universidad Adolfo Ibañez. Ze werkten aan zandduinen rond Viña del Mar, een gemeenschap aan de Stille Oceaan. Het team plantte verschillende grote obstakels, waaronder palen met armen gemaakt van zwembadnoedels, in de duin. De groep monitort nu het experiment om te onderzoeken hoe verschillende obstakels het zandtransport kunnen verergeren of vertragen.

De afgestudeerde student zag persoonlijk waarom vragen als deze zo belangrijk zijn tijdens een onderzoeksreis in juni naar het Indonesische eiland Java. Daar ontmoette ze mensen wiens levens waren ontwricht door geologische rampen, waaronder bewoners die hun huizen hadden verloren door herhaalde overstromingen. “De menselijke impact is wat mijn onderzoek aandrijft,” zei McNamara. “Het blijft echt bij me—praten met deze gezinnen en zien waar ze wonen, horen over de onmogelijke beslissingen die ze moeten nemen.”