Rzeki mogą nagle zmienić swój bieg, a skutki bywają katastrofalne. Przyjrzano się awulsji

Awulsja jest zjawiskiem naturalnym, ale bardzo trudnym do przewidzenia. Powstaje, gdy rzeka omija istniejące meandry i zakola, tworząc nowe koryto.

Do zmian biegu 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 sobie nowy bieg. To nierzadko prowadzi do olbrzymich zalań, które są zagrożeniem dla mieszkańców terenów znajdujących się w pobliżu rzeki.

W 2010 roku awulsja rzeki Indus w Pakistanie spowodowała powódź, która dotknęła ponad 20 milionów ludzi, a w 2008 r. to samo zjawisko na rzece Kosi w północnych Indiach bezpośrednio wpłynęło na losy ponad 30 milionów mieszkańców. Zginęły setki osób, a szkody oszacowano na ponad miliard dolarów.

W najnowszej publikacji zespół naukowców pod przewodnictwem Jamesa "Jake’a" Gearona, doktoranta w Katedrze Nauk o Ziemi i Atmosferze (EAS) w College of Arts and Sciences na Indiana University w Bloomington, po raz pierwszy nakreślił warunki, które powodują zmiany biegu rzek. Wyniki opublikowano kilka dni temu w prestiżowym magazynie "Nature".

Dzięki wykorzystaniu zaawansowanej technologii satelitarnej 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. Skorzystaliśmy z nowego satelity, który wykorzystuje lasery do pomiarów topograficznych - powiedział Gearon.

W ten sposób naukowcy mogli określić położenie nagiej ziemi i przeprowadzić dokładne pomiary topograficzne.

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.

- Byliśmy zaskoczeni, gdy odkryliśmy, że oba czynniki współdziałają i odgrywają różne role w zależności od położenia rzek - podkreślił prof. Douglas Edmonds, profesor nauk geologicznych w Katedrze Nauk o Ziemi i Atmosferze Indiana University w Bloomington.

Naukowcy przeanalizowali dane ze 174 awulsji rzek na całym świecie, wykorzystując zdjęcia satelitarne do śledzenia ruchów rzek w ciągu ostatnich kilku dekad.

W badaniu ustalono, że zmiany biegu są dużo częstsze w pobliżu pasm górskich i obszarów przybrzeżnych niż w środkowych odcinkach rzek. 74 procent 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" - czyli ścieżek, którymi rzeki mogą podążać, jeśli zboczą ze swojego obecnego biegu. Według naukowców to narzędzie może pomóc rządom i planistom zidentyfikować obszary o wysokim ryzyku nagłych powodzi, szczególnie w regionach o ograniczonych zasobach.

Autorzy badania podkreślają znaczenie uwzględniania zjawiska awulsji w ocenach zagrożenia powodziowego.

- Tradycyjne modele powodzi koncentrują się na wzroście poziomu wody w wyniku ulewnych deszczów, ale awulsje mogą wystąpić bez ostrzeżenia, nawet w obszarach, w których opady deszczu nie stanowią poważnego problemu. To sprawia, że są szczególnie niebezpieczne i trudne do przewidzenia, podobnie jak trzęsienia ziemi - podkreślił Gearon.

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.

- 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 - podkreślił profesor Douglas Edmonds.