Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Американский гидролог (1875–1945)
American hydrologist (1875–1945)
Роберт Элмер Хортон (18 мая 1875 – 22 апреля 1945) был американским гидрологом, геоморфологом, инженером-строителем и почвоведом, которого многие считают основоположником современной американской гидрологии. Американский геофизический союз (AGU) присуждает медаль, названную его именем, за выдающийся вклад в область гидрологической геофизики. Секция гидрологии AGU (в которую входит около трети членов AGU) была создана во многом благодаря его личному имуществу (расположенному недалеко от Нью-Йорка), завещанному AGU.
Robert Elmer Horton (May 18, 1875 – April 22, 1945) was an American hydrologist, geomorphologist, civil engineer, and soil scientist, considered by many to be the father of modern American hydrology. An eponymous medal is awarded by the American Geophysical Union (AGU) to recognize outstanding contributions to the field of hydrological geophysics. The AGU Hydrology section (representing about a 3rd of AGU's membership) was formed largely due to his personal property (near New York) that was bequeathed to AGU.
Личная история
Родился в Парме, штат Мичиган, и получил степень бакалавра наук в Альбионском колледже в 1897 году. После окончания колледжа он начал работать у своего дяди Джорджа Рафтера, выдающегося инженера-строителя. Рафтер заказал исследование водоизмерительных затворов, результаты которого Хортон проанализировал и обобщил. В 1900 году он был назначен инженером Нью-Йоркского округа Геологической службы США. В более поздний период своей карьеры он стал частным консультантом в области гидрологической науки. Его консультационная деятельность включала научные работы (издание технических книг, переведенных с других языков – французского, немецкого, итальянского, украинского) и проведение теоретических и экспериментальных исследований с использованием полевой лаборатории (гидрологической лаборатории Хортона), созданной по образцу гидравлической лаборатории Корнеллского университета.
Born in Parma, Michigan, he earned his B. S. from Albion College in 1897. After his graduation, he went to work for his uncle, George Rafter, a prominent civil engineer. Rafter had commissioned a weir study, the results of which Horton analyzed and summarized. In 1900, he was appointed New York District Engineer of the United States Geological Survey. In the later part of his career, he went on to be a private consultant in hydrologic science. His consulting practice included scholarly works (printing of technical books translated from other languages, French, German, Italian, Ukrainian) and conducting theoretical and experimental research with an outdoor lab (Horton Hydrological Laboratory) modeled after Cornell's Hydraulic Lab.
Более широкие вклады в гидрологию
Во время исследований нью-йоркских ручьев Хортон установил, что степень, в которой дождевая вода достигает водоносного горизонта, зависит от определенного свойства почвы, которое он назвал способностью к инфильтрации. Он проанализировал и разделил гидрологический цикл на процессы инфильтрации, испарения, перехвата, транспирации, поверхностного стока и т.д. Хортон первым выделил и обозначил эти, ныне хорошо известные, стадии цикла. Хортон широко известен своим исследованием максимального стока и формирования паводков. Его концепция максимально возможного количества осадков, ограничивающая влияние осадков в определенных регионах, оказала значительное влияние на метеорологию. Его исследования поверхностного стока способствовали пониманию почвенной эрозии и заложили научную основу для мероприятий по охране почв. Его экспериментальная работа, включая исследования, проведенные в Гидрологической лаборатории Хортона, охватывала такие процессы, как таяние снега, гидродинамика рек, кольцевые вихри гроз, испарение с поверхности озер и эксперименты по скорости ветра, среди прочего. Он сочетал свои экспериментальные наблюдения с теорией, и его теоретический подход был одновременно эмпирическим и основанным на физических принципах. Осознав в начале своей карьеры, что физические характеристики местности играют важную роль в определении закономерностей стока, он поставил перед собой задачу выделить физические факторы, влияющие на сток и паводковый расход. Он считал, что к ним относятся плотность дренажной сети, уклон русла, длина поверхностного стока и другие менее значимые факторы. Однако в конце своей карьеры он начал отстаивать совершенно иной механизм "гидрофизической" геоморфологии, который, по его мнению, лучше объяснял его предыдущие наблюдения. Хортон подробно изложил свою теорию в основополагающей статье, опубликованной в 1945 году, всего за месяц до своей смерти, в "Бюллетене Геологического общества Америки". Он обобщил свои выводы четырьмя законами: закон числа ручьев, закон длины ручьев, пределы способности к инфильтрации и зависимость между задержанием стока и объемом оттока. Его результаты показывают, что определяющим фактором водной почвенной эрозии является минимальная длина поверхностного стока, необходимая для создания достаточного стока, вызывающего эрозию. Эта основополагающая работа может считаться началом современного моделирования химии речных потоков, поскольку это был первый комплексный набор математических моделей, связывающих гидрологию бассейна с загрязняющим веществом – наносами. Термин "сток Хортона" назван в его честь, в знак признания его достижений в гидрологии.
During his studies of New York streams, Horton determined that the degree to which rainfall could reach the aquifer depended on a certain property of the soil, which he called infiltration capacity. He analyzed and separated the water cycle into the processes of infiltration, evaporation, interception, transpiration, overland flow, etc. Horton was the first to demarcate and label these now familiar stages of the cycle. Horton is well known for his study of maximum runoff and flood generation. His concept of maximum possible rainfall, limiting the effect of rainfall in specific regions, has had a major effect on meteorology. His studies of overland flow aided in the understanding of soil erosion and provided a scientific basis for soil conservation efforts. His experimental work, including conducted at the Horton Hydrological Laboratory spanned processes such as: snow melt process, river hydrodynamics, thunderstorm vortex rings, lake evaporation and wind speed experiments, among others. He combined his experimental observations with theory, and his theoretical approach was both empirical and physics based. Having realized early in his career that the physical character of terrain played a large role in determining runoff patterns, he resolved to isolate the physical factors affecting runoff and flood discharge. He believed these to include drainage density, channel slope, overland flow length, and other less important factors. However, late in his career, he began to advocate a very different mechanism of "hydrophysical" geomorphology, which he believed better explained his prior observations. Horton detailed his theory in a landmark paper published in 1945, only a month before his death, in the Bulletin of the Geological Society of America. He summarized his conclusions with four laws: the law of stream numbers, the law of stream lengths, the limits of infiltration capacity, and the runoff detention storage relation. His results demonstrate that the salient factor in aqueous soil erosion is the minimum length of overland flow necessary to produce enough runoff to affect erosion. This seminal work may be considered the founding of modern stream chemistry modeling, since it was the first comprehensive set of mathematical models to link basin hydrology with a water pollutant, namely sediment. The term Horton overland flow is named after his accomplishments in hydrology.
Непризнанный вклад в испарение
Вклад Хортона в теорию испарения оставался незамеченным более 100 лет, но недавно было показано, что он имеет большое значение для современных моделей земной поверхности, используемых в качестве граничных условий для глобальных климатических моделей. Его работа также предоставляет физическое обоснование для объяснения широко известного "парадокса испарения", который до сих пор не имел надёжной физической основы для понимания.
Horton's contributions to the theory of evaporation were ignored for over 100 years and was recently shown to have great contemporary value, for land surface models which serve as in land boundary conditions for global climate models. His work also provides a physical basis to explain the notorious "Evaporation Paradox", which has not been well understood with a sound physical basis.
Архивы его работ
В Национальном архиве в Колледж-парке ("Архивы II") в Колледж-парке, штат Мэриленд, хранится 94 коробки с материалами Хортона. Два гидролога, Кит Бевен из Ланкастерского университета и Джеймс Смит из Принстонского университета, посетили архив и представили результаты своего исследования. Небольшие архивы его работ, по всей видимости, существуют в нескольких местах, включая Альбионский колледж (его альма-матер) и, возможно, другие учреждения. В 2023 году на платформе GoFundMe была запущена кампания по краудфандингу для сбора и оцифровки опубликованных и неопубликованных работ Хортона из Национального архива, получившая поддержку от ряда гидрологов со всего мира.
The National Archives at College Park ("Archives II") in College Park, Maryland hosts 94 boxes of Horton's work. Two hydrologists, Keith Beven from Lancaster University, and James Smith from Princeton University, have paid visit to the archive and reported their findings. Smaller archives of his work appear to exist in multiple places, Albion College (his alma mater) and possibly other places. A crowdfunding initiative was begun in 2023 via GoFundMe to recover Horton's published and unpublished works from the National Archive, which has received contributions from several hydrologists from around the world.