Naukowcy są już pewni. Zmiany biegu rzek mogą zagrażać milionom ludzi

Zespół badawczy pod przewodnictwem Jamesa „Jake’a” Gearona, doktoranta w Katedrze Nauk o Ziemi i Atmosferze (EAS) w College of Arts and Sciences na Indiana University Bloomington, po raz pierwszy nakreślił warunki, które powodują zmiany biegu rzek.

Wykorzystując zaawansowaną technologię satelitarną do obrazowania rzeźby terenu zespół ustalił, w jaki sposób określone cechy krajobrazu zwiększają prawdopodobieństwo zmiany biegu rzeki. "Pomiar topografii wokół rzeki jest trudny i czasochłonny ze względu na gęstą roślinność" - powiedział Gearon.

"Skorzystaliśmy z nowego satelity, który wykorzystuje lasery do pomiarów topograficznych”. Ta technologia, zwana lidarem, penetruje roślinność, aby określić położenie nagiej ziemi, umożliwiając dokładne pomiary topograficzne.

"Zmiany biegu rzek, które prawdopodobnie są inspiracją dla starożytnych mitów o powodziach, spowodowały największe powodzie w historii ludzkości i nadal zagrażają milionom" - wyjaśnił Edmonds. "Zmiany klimatu modyfikują globalne cykle wodne, a ekspansja człowieka na obszary narażone na powodzie wzrasta, więc zrozumienie i przewidywanie procesów awulsji nigdy nie było ważniejsze”.

Do zmian biegu (awulsji) dochodzi, gdy woda w rzece podnosi się ponad otaczający krajobraz, często z powodu nagromadzenia się osadów w dotychczasowym korycie. Kiedy tak się dzieje, rzeka może wylać się z brzegów i wytyczyć nowy bieg przez równinę zalewową. Może to prowadzić do groźnych powodzi, ponieważ rzeka przepływa przez obszary zwykle nieprzystosowane do radzenia sobie z taką ilością wody.

Na przykład awulsja rzeki Kosi w północnych Indiach w 2008 r. bezpośrednio wpłynęła na losy ponad 30 mln mieszkańców, zabiła setki osób i spowodowała szkody o wartości ponad miliarda dolarów.

Tradycyjnie naukowcy uważali, że nagłe zmiany biegu występują z powodu dwóch głównych czynników: albo koryto rzeki zostało podniesione ponad równinę zalewową, albo ziemia po obu stronach rzeki oferowała bardziej stromą, łatwiejszą ścieżkę dla wody.

"Teraz możemy faktycznie przetestować te 80-letnie koncepcje za pomocą danych topograficznych, które zebraliśmy z kosmosu" - powiedział Edmonds. "Byliśmy zaskoczeni, gdy odkryliśmy, że oba czynniki współdziałają i odgrywają różne role w zależności od położenia rzeki".

Naukowcy przeanalizowali dane ze 174 awulsji (zmian bieg) rzek na całym świecie, wykorzystując zdjęcia satelitarne do śledzenia ruchów rzek w ciągu ostatnich kilku dekad. Autorzy ujawniają, że zmiany biegu są dużo częstsze w pobliżu pasm górskich i obszarów przybrzeżnych niż w środkowych odcinkach rzek. 74 proc. tych awulsji miało miejsce w pobliżu pasm górskich lub linii brzegowych, obszarów, w których zwykle szybko gromadzą się osady.

Ponadto, wykorzystując dane topograficzne, naukowcy opracowali nowy model mapowania tego, co nazywają "korytarzami awulsji rzeki" - ścieżek, którymi rzeki mogą podążać, jeśli zboczą ze swojego obecnego biegu. To narzędzie może pomóc rządom i planistom zidentyfikować obszary o wysokim ryzyku nagłych powodzi, szczególnie w regionach o ograniczonych zasobach.

Wyniki mogą być cenne zwłaszcza dla Globalnego Południa — mniej rozwiniętych części Afryki, Ameryki Łacińskiej i Azji, gdzie awulsje są częstsze i mogą być bardziej katastrofalne w skutkach. W wielu z tych regionów połączenie czynników geologicznych i wyzwań infrastrukturalnych sprawia, że społeczności są bardziej narażone na nagłe zmiany biegu rzeki. Np. powódź związana z awulsją rzeki Indus w Pakistanie w 2010 r. dotknęła ponad 20 mln ludzi.

Nowy model może pomóc przygotować się na katastrofy związane z zmianą koryta rzeki, potencjalnie ratując życie i zmniejszając szkody gospodarcze. Ma to tym większe znaczenie, że zmiany klimatyczne nadal wpływają na wzorce pogodowe i zwiększają zagrożenia powodziowe na całym świecie.