Joitakin huomattavia antiikin aikaisia poikkeuksia lukuun ottamatta geomorfologia on suhteellisen nuori tiede, ja se on kasvanut kiinnostuksen myötä muihin geotieteiden osa-alueisiin 1800-luvun puolivälissä. Tässä jaksossa esitellään hyvin lyhyesti joitakin sen kehityksen tärkeimpiä henkilöitä ja tapahtumia.
Muinainen geomorfologiaEdit
Pinnanmuotojen ja maapallon pinnan kehityksen tutkiminen voidaan ajoittaa klassisen Kreikan oppineisiin. Herodotos väitti maaperästä tehtyjen havaintojen perusteella, että Niilin suisto kasvoi aktiivisesti Välimereksi, ja arvioi sen iän. Aristoteles arveli, että mereen kulkeutuvien sedimenttien vuoksi nämä meret täyttyisivät lopulta, kun maa alenisi. Hän väitti, että tämä merkitsisi sitä, että maa ja vesi vaihtaisivat lopulta paikkojaan, minkä jälkeen prosessi alkaisi uudelleen loputtomana kiertokulkuna.
Toisen varhaisen geomorfologian teorian kehitti monitaitoinen kiinalainen tiedemies ja valtiomies Shen Kuo (1031-1095). Se perustui hänen havaintoihinsa meren fossiilisista simpukankuorista geologisessa kerrostumassa vuorella, joka sijaitsi satojen kilometrien päässä Tyynestä valtamerestä. Huomatessaan simpukkakuoria, jotka kulkivat vaakasuorassa jyrkänteen leikkauksessa, hän esitti teorian, jonka mukaan jyrkänne oli aikoinaan ollut esihistoriallinen merenranta, joka oli vuosisatojen kuluessa siirtynyt satoja kilometrejä. Hän päätteli, että maa oli muovautunut ja muodostunut vuorten maaperän eroosion ja lietteen laskeutumisen seurauksena havaittuaan outoja luonnollisia eroosioita Taihang-vuorilla ja Yandang-vuorella Wenzhoun lähellä. Lisäksi hän edisti teoriaa vuosisatojen kuluessa tapahtuneesta asteittaisesta ilmastonmuutoksesta, kun muinaisia kivettyneitä bambuja löydettiin säilyneinä maan alla kuivalla, pohjoisella ilmastovyöhykkeellä Yanzhoussa, joka on nykyisin Yan’an, Shaanxin maakunnassa.
Varhaisnykkäaikaista geomorfologiaaMuutos
Käsitettä geomorfologia näyttäisi käyttäneen ensimmäisen kerran Laumann vuonna 1858 ilmestyneessä saksankielisessä teoksessa. Keith Tinkler on esittänyt, että sana tuli yleiseen käyttöön englanniksi, saksaksi ja ranskaksi sen jälkeen, kun John Wesley Powell ja W. J. McGee käyttivät sitä vuoden 1891 kansainvälisessä geologisessa konferenssissa. John Edward Marr piti teoksessaan The Scientific Study of Scenery kirjaansa ”johdantokirjoituksena geomorfologiaan, aiheeseen, joka on syntynyt geologian ja maantieteen yhdistämisestä”.
Varhainen suosittu geomorfologinen malli oli William Morris Davisin vuosina 1884-1899 kehittämä laajamittaisen maiseman evoluution maantieteellinen sykli tai eroosiosykli. Se oli James Huttonin (1726-1797) ensimmäisenä esittämän uniformitarianismiteorian kehittely. Esimerkiksi laaksojen muotojen osalta uniformitarismin mukaan joki kulkee tasaisessa maastossa ja muodostaa vähitellen yhä syvemmän laakson, kunnes sivulaaksot lopulta eroosioituvat ja tasoittavat maaston uudelleen, vaikkakin matalammalle. Ajateltiin, että tektoninen maankohoaminen voisi tämän jälkeen aloittaa syklin alusta. Vuosikymmeniä sen jälkeen, kun Davis kehitti tämän ajatuksen, monet geomorfologian tutkijat pyrkivät sovittamaan havaintonsa tähän kehykseen, joka tunnetaan nykyään nimellä ”Davisian”. Davisin ajatuksilla on historiallista merkitystä, mutta ne on nykyään suurelta osin syrjäytetty, lähinnä niiden ennustuskyvyn puutteen ja laadullisen luonteen vuoksi.
1920-luvulla Walther Penck kehitti Davisin mallille vaihtoehtoisen mallin. Penck oli sitä mieltä, että maanpinnan muotojen kehittymistä olisi parempi kuvata vuorotteluna jatkuvien maankohoamis- ja denudaatioprosessien välillä, toisin kuin Davisin mallissa, jossa on vain yksi maankohoaminen, jota seuraa rappeutuminen. Penck korosti myös, että monissa maisemissa rinteiden kehittyminen tapahtuu kivien takaisin kulumisen eikä Davisin kaltaisen pinnanlaskun kautta, ja hänen tieteenalansa painotti pikemminkin pintaprosessia kuin tietyn paikan pintahistorian yksityiskohtaista ymmärtämistä. Penck oli saksalainen, ja hänen elinaikanaan englanninkielinen geomorfologiayhteisö torjui ajoittain jyrkästi hänen ajatuksensa. Hänen varhainen kuolemansa, Davisin vastenmielisyys hänen työtään kohtaan ja hänen ajoittain hämmentävä kirjoitustyylinsä vaikuttivat todennäköisesti kaikki tähän hylkäämiseen.
Kumpikin, Davis ja Penck, pyrkivät asettamaan maapallon pinnan evoluution tutkimuksen aiempaa yleisemmälle, globaalisti merkityksellisemmälle perustalle. 1800-luvun alkupuolella kirjoittajat – erityisesti Euroopassa – olivat pyrkineet liittämään maisemien muodon paikalliseen ilmastoon ja erityisesti jäätiköitymisen ja jääkauden aikaisten prosessien erityisiin vaikutuksiin. Sitä vastoin sekä Davis että Penck pyrkivät korostamaan maisemien ajallisen kehityksen merkitystä ja maapallon pintaprosessien yleisyyttä erilaisissa maisemissa ja erilaisissa olosuhteissa.
1900-luvun alussa alueellisen mittakaavan geomorfologian tutkimusta kutsuttiin ”fysiografiaksi”. Myöhemmin fysiografiaa pidettiin supistuksena sanoista ”fysikaalinen” ja ”maantiede” ja siten synonyyminä fysikaaliselle maantieteelle, ja käsite joutui kiistelyn kohteeksi, joka koski kyseisen tieteenalan asianmukaisia huolenaiheita. Jotkut geomorfologit pitivät kiinni fysiografian geologisesta perustasta ja korostivat fysiografisten alueiden käsitettä, kun taas maantieteilijöiden keskuudessa vallitsi ristiriitainen suuntaus rinnastaa fysiografia ”puhtaaseen morfologiaan”, joka oli erotettu geologisesta perinnöstä. Toisen maailmansodan jälkeisenä aikana prosessi-, ilmasto- ja kvantitatiivisten tutkimusten esiinmarssi johti siihen, että monet maantieteilijät suosivat termiä ”geomorfologia”, jolla haluttiin vihjata analyyttiseen lähestymistapaan maisemiin pikemminkin kuin kuvailevaan lähestymistapaan.
Klimaattinen geomorfologiaMuutos
Uusi-imperialismin aikakaudella 1800-luvun lopulla eurooppalaiset tutkimusmatkailijat ja tiedemiehet matkustivat ympäri maailmaa tuoden mukanaan kuvauksia maisemista ja maanpinnanmuodoista. Maantieteellisen tietämyksen lisääntyessä ajan mittaan nämä havainnot systematisoitiin alueellisten mallien etsimiseksi. Ilmasto nousi siten tärkeimmäksi tekijäksi selitettäessä maanpinnan muotojen jakautumista suuressa mittakaavassa. Ilmastogeomorfologian nousua ennakoivat Wladimir Köppenin, Vasili Dokuchaevin ja Andreas Schimperin työt. William Morris Davis, aikansa johtava geomorfologi, tunnusti ilmaston merkityksen täydentämällä ”normaalin” lauhkean ilmaston eroosiosykliä kuivilla ja jäätiköityvillä sykleillä. Kiinnostus ilmastogeomorfologiaa kohtaan oli kuitenkin myös reaktio Davisin geomorfologiaa vastaan, jota pidettiin 1900-luvun puoliväliin mennessä sekä epäinnovatiivisena että kyseenalaisena. Varhainen ilmastollinen geomorfologia kehittyi pääasiassa Manner-Euroopassa, kun taas englanninkielisessä maailmassa suuntaus oli selvä vasta L.C. Peltierin vuonna 1950 ilmestyneessä julkaisussa periglaasiaalisesta eroosiokierrosta.
Klimaattista geomorfologiaa kritisoitiin vuoden 1969 katsausartikkelissa, jonka kirjoitti prosessigeomorfologi D.R. Stoddart. Stoddartin kritiikki osoittautui ”tuhoisaksi” ja aiheutti ilmastogeomorfologian suosion laskun 1900-luvun lopulla. Stoddart kritisoi ilmastogeomorfologiaa siitä, että se sovelsi oletettavasti ”triviaaleja” menetelmiä määrittäessään morfoklimaattisten vyöhykkeiden välisiä maastonmuodon eroja, että se oli kytköksissä Davisian geomorfologiaan ja että sen väitettiin laiminlyövän sen tosiasian, että prosesseja säätelevät fysikaaliset lainalaisuudet ovat samat kaikkialla maailmassa. Lisäksi eräät ilmastogeomorfologian käsitykset, kuten se, jonka mukaan kemiallinen säänmuodostus on nopeampaa trooppisissa ilmastoissa kuin kylmissä ilmastoissa, eivät osoittautuneet suoraviivaisesti todeksi.
Kvantitatiivinen ja prosessigeomorfologiaEdit
Geomorfologiaa alettiin perustaa vankalle kvantitatiiviselle perustalle 1900-luvun puolivälissä. Grove Karl Gilbertin varhaisen työn jälkeen 1900-luvun vaihteen tienoilla joukko pääasiassa amerikkalaisia luonnontieteilijöitä, geologeja ja vesirakennusinsinöörejä, joihin kuuluivat muun muassa William Walden Rubey, Ralph Alger Bagnold, Hans Albert Einstein, Frank Ahnert, John Hack, Luna Leopold, A. Shields, Thomas Maddock, Arthur Strahler, Stanley Schumm ja Ronald Shreve, alkoivat 1900-luvun vaihteen tienoilta lähtien tutkia maisemaelementtien, kuten jokien ja rinteiden muotoa tekemällä systemaattisesti suoria kvantitatiivisia mittausmittauksia niiden piirteistä ja selvittämällä mittausten mittakaavamerkkejä. Nämä menetelmät alkoivat mahdollistaa maisemien menneen ja tulevan käyttäytymisen ennustamisen nykyisten havaintojen perusteella, ja ne kehittyivät myöhemmin nykyaikaiseksi suuntaukseksi, jossa geomorfisia ongelmia lähestytään hyvin kvantitatiivisesti. Monet uraauurtavat ja laajasti siteeratut varhaiset geomorfologian tutkimukset ilmestyivät Bulletin of the Geological Society of America -lehdessä, ja ne saivat vain vähän viittauksia ennen vuotta 2000 (ne ovat esimerkkejä ”nukkuvista kaunottarista”), jolloin kvantitatiivisen geomorfologian tutkimus lisääntyi huomattavasti.
Kvantitatiiviseen geomorfologiaan voi sisältyä fluididynamiikkaa ja kiinteää mekaniikkaa, geomorfometriaa, laboratoriotutkimuksia, kenttämittauksia, teoreettista työtä ja täydellistä maisemakehityksen mallintamista. Näitä lähestymistapoja käytetään sään ja maaperän muodostumisen, sedimentin kulkeutumisen, maiseman muutoksen sekä ilmaston, tektoniikan, eroosion ja laskeuman vuorovaikutuksen ymmärtämiseen.
Ruotsissa Filip Hjulströmin väitöskirja ”The River Fyris” (1935) sisälsi yhden ensimmäisistä koskaan julkaistuista kvantitatiivisista tutkimuksista geomorfologisista prosesseista. Hänen oppilaansa seurasivat samaa linjaa ja tekivät kvantitatiivisia tutkimuksia massankuljetuksesta (Anders Rapp), fluviaalisesta kuljetuksesta (Åke Sundborg), deltojen laskeutumisesta (Valter Axelsson) ja rannikkoprosesseista (John O. Norrman). Tästä kehittyi ”Uppsalan fysikaalisen maantieteen koulukunta”.
Nykyaikainen geomorfologiaEdit
Tänään geomorfologian ala käsittää hyvin laajan kirjon erilaisia lähestymistapoja ja kiinnostuksen kohteita. Nykyaikaiset tutkijat pyrkivät laatimaan kvantitatiivisia ”lakeja”, jotka ohjaavat maanpinnan prosesseja, mutta yhtä lailla tunnustavat jokaisen maiseman ja ympäristön ainutlaatuisuuden, jossa nämä prosessit toimivat. Nykygeomorfologian erityisen tärkeitä oivalluksia ovat:
1) kaikkia maisemia ei voida pitää joko ”vakaina” tai ”häiriintyneinä”, jolloin häiriintynyt tila on tilapäinen siirtymä jostakin ihanteellisesta tavoitemuodosta. Sen sijaan maiseman dynaamiset muutokset nähdään nyt olennaisena osana niiden luonnetta. 2) monia geomorfisia järjestelmiä voidaan parhaiten ymmärtää niissä tapahtuvien prosessien stokastisuuden eli tapahtumien suuruuksien ja toistumisaikojen todennäköisyysjakaumien perusteella. Tämä puolestaan on osoittanut kaoottisen determinismin merkityksen maisemille ja sen, että maiseman ominaisuuksia tarkastellaan parhaiten tilastollisesti. Samat prosessit samoissa maisemissa eivät aina johda samoihin lopputuloksiin.
Karna Lidmar-Bergströmin mukaan alueellinen maantiede ei ole enää 1990-luvulta lähtien ollut valtavirran tieteessä hyväksytty geomorfologisten tutkimusten perustaksi.
Vaikkakin sen merkitys on vähentynyt, ilmastogeomorfologia on edelleen olemassa relevanttia tutkimusta tuottavana tutkimusalana. Viime aikoina huoli ilmaston lämpenemisestä on lisännyt kiinnostusta alaa kohtaan.
Eroosion kiertokulkumalli on huomattavasta kritiikistä huolimatta pysynyt osana geomorfologian tiedettä. Mallia tai teoriaa ei ole koskaan todistettu vääräksi, mutta sitä ei ole myöskään todistettu. Mallin luontaiset vaikeudet ovat sen sijaan saaneet geomorfologisen tutkimuksen etenemään muilla linjoilla. Toisin kuin geomorfologian kiistelty asema, eroosiosyklimalli on yleinen lähestymistapa, jota käytetään denudaatiokronologioiden laatimiseen, ja se on siten tärkeä käsite historiallisen geologian tieteenalalla. Nykyaikaiset geomorfologit Andrew Goudie ja Karna Lidmar-Bergström tunnustavat sen puutteet, mutta ovat kuitenkin ylistäneet sitä sen eleganssista ja pedagogisesta arvosta.