Wykorzystując zaawansowaną technologię, USC Naukowcy z Dornsife odkryli śmiertelną interakcję czynników, które doprowadziły do katastrofy. Ich ustalenia mają na celu wskazanie innych obszarów zagrożonych podobnymi powodziami.
Odkrycia mogą pomóc w zarządzaniu katastrofami, planowaniu infrastruktury i zwiększaniu świadomości społeczeństwa na całym świecie, zwłaszcza że zmiany klimatyczne zwiększają ryzyko wystąpienia ekstremalnych zjawisk pogodowych.
Na przełomie września i października tego roku wyjątkowo ulewne deszcze monsunowe spowodowały śmiertelne powodzie i osunięcia ziemi w południowym regionie Katmandu w Nepalu. Do tej katastrofy doszło nieco ponad trzy lata po podobnej katastrofie, która nawiedziła dolinę Melamchi w kraju, gdzie niszczycielskie powodzie wywołały skały, drzewa i potoki błotne, wypierając tysiące ludzi i powodując rozległe zniszczenia w lokalnych społecznościach.
Korzystając z zaawansowanej technologii, badacze z niezwykłą precyzją ocenili skutki powodzi w Melamchi, która miała miejsce w czerwcu 2021 r., i uzyskali wnioski, które mogą pomóc przewidzieć przyszłe katastrofalne powodzie i być może im zapobiec.
Badanie prowadzone pod kierunkiem Josha Westa, profesora nauk o Ziemi i badań nad środowiskiem oraz doktoranta Chan-Mao Chena, obaj z USC Dornsife College of Letters, Arts, and Sciences, opublikowało badanie opublikowane w czasopiśmie: Nauka o przyrodziezawiera szczegółową analizę przyczyn powodzi poprzez połączenie najnowocześniejszych zdjęć satelitarnych, cyfrowych modeli krajobrazu doliny i danych terenowych. Takie podejście umożliwiło naukowcom zbadanie, w jaki sposób opady deszczu, topniejący śnieg i stromy teren przyczyniły się do wywołania potężnej powodzi.
Idealna burza do powodzi i spływów gruzu
Badanie pokazuje, że powódź w Melamchi była wynikiem zbieżności czynników, które przygotowały grunt pod katastrofę.
„Wiemy, że zmiany klimatyczne zwiększają częstotliwość i dotkliwość ekstremalnych zjawisk pogodowych, a ta powódź jest podręcznikowym przykładem tego, jak wiele sił może połączyć się, aby wywołać katastrofalną powódź” – powiedział West.
Naukowcy odkryli, że niezwykle obfite opady monsunowe w połączeniu z nadmiernym topnieniem śniegu w wyższych partiach doliny spowodowały zalanie systemów rzecznych regionu.
„Intensywne opady deszczu spowodowały topnienie śniegu. To pogorszyło powódź i ostatecznie spowodowało osunięcia ziemi” – powiedział Chen. Strome ukształtowanie terenu i niestabilne zbocza w okolicy pogorszyły powódź – dodał.
Cyfrowe modele katastrofalnej powodzi
Zespół z niespotykaną dotąd precyzją zmapował zmiany w krajobrazie przed i po powodzi, analizując zdjęcia satelitarne o wysokiej rozdzielczości zebrane przez dekadę. Następnie wykorzystali zaawansowane oprogramowanie do stworzenia bardzo szczegółowych map 3D zwanych cyfrowymi modelami powierzchni (DSM) obszaru.
Analizując DSM, zidentyfikowali znaczące wzorce erozji i osadów w dolinie – kluczowe wskaźniki niszczycielskiej siły powodzi.
„Tradycyjne metody monitorowania powodzi opierają się na miernikach i obserwacjach terenowych, ale ich skuteczność jest ograniczona w przypadku odległych lub trudno dostępnych obszarów” – powiedział Chen. „Dzięki zdjęciom satelitarnym uzyskaliśmy znacznie pełniejszy obraz tego, jak krajobraz został przekształcony przez powódź”.
DSM pozwoliło naukowcom oszacować skalę erozji i osadzania się, co ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia powagi wpływu powodzi na krajobraz i lokalną infrastrukturę, powiedział West.
W niektórych obszarach krajobraz został zmieniony tak drastycznie, że przekształceniu uległy całe odcinki koryta rzeki.
Ponadto zespół zbadał głazy w korycie rzeki, aby oszacować siłę powodzi. Mierząc rozmiar i ruch tych masywnych skał, udało im się obliczyć, ile wody potrzeba do ich przemieszczenia, co dało wgląd w zdolność transportową powodzi.
„Mogliśmy stwierdzić, ile energii miała powódź i ile potrzeba, aby przenieść gruz” – wyjaśnił Chen.
Globalne implikacje dla polityki i gotowości na wypadek powodzi
Wyniki badania mają daleko idące implikacje dla zarządzania katastrofami i kształtowania polityki w Nepalu i podobnych regionach na całym świecie.
„Szczegółowa analiza powodziowa, taka jak nasza, jest ważna przy projektowaniu systemów wczesnego ostrzegania” – powiedział West. Lepsze zrozumienie czynników wywołujących tego rodzaju powodzie może pomóc władzom przewidzieć, kiedy i gdzie może nastąpić następne zdarzenie.
Naukowcy podkreślili także znaczenie wykorzystywania tych danych do informowania o zagospodarowaniu terenu i planowaniu infrastruktury. Należy sporządzić mapę i zrozumieć obszary podatne na powodzie nie tylko pod kątem bieżącego ryzyka, ale także jego ewolucji w przyszłości wraz ze zmianami klimatu, powiedział Chen.
Badanie podkreśla potrzebę zwiększenia świadomości społeczeństwa na temat ryzyka powodziowego w wrażliwych regionach, zwłaszcza na obszarach górskich i w miejscach, gdzie pożary trawią ziemię, a szybkie zmiany pogody mogą mieć dramatyczne skutki.
W miarę jak planeta się ociepla, a ekstremalne zjawiska pogodowe stają się coraz częstsze, badanie dostarcza cennych informacji na temat tego, w jaki sposób naukowcy mogą lepiej przewidywać i łagodzić skutki powodzi i innych klęsk żywiołowych.
„W miarę nasilania się zmian klimatycznych powodzie takie jak ta w dolinie Melamchi mogą stać się częstsze” – powiedział West. On i Chen mają nadzieję, że ich badanie i inne podobne badania mogą zmniejszyć ryzyko i uratować życie w przyszłości.
Odniesienie: „Erozyjna kaskada podczas powodzi Melamchi w 2021 r.”, autorzy: Chan-Mao Chen, James Hollingsworth, Marina K. Clark, Deepak Chamlagain, Sujata Bista, Dimitrios Zekkos, Anuj Siwakoti i A. Joshua West, 4 grudnia 2024 r., Nauka o przyrodzie.
DOI: 10.1038/s41561-024-01596-x
Badanie zostało sfinansowane przez amerykański program NSF Frontier Research in Earth Sciences.
