Zmiany biegu rzek zagrażają milionom ludzi. Naukowcy wiedzą, jak odwrócić żywioł

Czy da się zapobiec powodzi? Nowe ustalenia

Zmiany klimatu sprawiają, że jesteśmy coraz bardziej narażeni na zjawiska ekstremalne. Problemem jest również ekspansja człowieka na obszary narażone na powodzie. Jak możemy się chronić? Pomóc może w tym nowe badanie nad czynnikami, które wpływają na bieg rzeki.

Tworzenie się nowego koryta rzeki to naturalny proces nazywany awulsją. Kiedy i gdzie rzeki mogą nagle, radykalnie zmienić bieg? Kwestię tę zbadali naukowcy z Indiana University. Jak informuje pismo “Nature”, uzyskane wyniki rzucają światło na proces, który ukształtował historię ludzkości poprzez niszczycielskie powodzie i nadal zagraża milionom ludzi na całym świecie. Aby zrozumieć rezultaty badania, warto przypomnieć sobie, w jaki sposób płynie rzeka.

Woda podąża drogą, na której napotyka najmniejszy opór, czyli w dół.  Nie oznacza to jednak, że rzeka staje się z tego powodu krótsza, a jej przebieg  prostszy. Przeciwnie, rzeki na równinach tworzą zakola i meandry, co zwiększa opory przepływu i zmniejsza nachylenie koryta. W górach mogą znaleźć nowe, bardziej spadziste koryto. Nurt wody niesie ze sobą osady, powodując erozję jednego brzegu, a osadzanie się osadów na drugim. To, jaki jest przepływ, zależy od zmiennych klimatycznych, takich jak opady i temperatura powietrza. Na kształtowanie się koryta rzeki wpływają także ilość, rodzaj i czas odkładania osadów, lokalna topografia czy sposób użytkowania gruntów.

Meandry tworzą się zazwyczaj na terenach nizinnych, w dolnym oraz środkowym odcinku rzeki. W miarę upływu czasu meandry przesuwają się ku ujściu, zwiększając swoją krzywiznę. Mogą wówczas zostać odcięte od głównego biegu rzeki, zwłaszcza na skutek chwilowego podniesienia się poziomu wody i wymycia nowego koryta; dawny meander staje się wtedy łukowatym jeziorem – starorzeczem.
Zmiany biegu rzek doprowadziły do największych powodzi w historii

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, sprawdził to, wykorzystując zaawansowaną technologię satelitarną.

„Pomiar topografii wokół rzeki jest trudny i czasochłonny ze względu na gęstą roślinność. 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. miany biegu rzek, które prawdopodobnie są inspiracją dla starożytnych mitów o powodziach, spowodowały największe powodzie w historii ludzkości i nadal zagrażają milionom” – tłumaczy autor badania.

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 nowy bieg przez równinę zalewową. Tradycyjnie naukowcy uważali, że nagłe zmiany biegu występują z powodu dwóch czynników: albo koryto rzeki zostało podniesione ponad równinę zalewową, albo ziemia po obu stronach rzeki oferowała bardziej stromą, łatwiejszą ścieżkę dla wody. Dzięki danym topograficznym zebranym z kosmosu badacze dowiedli właśnie, że oba czynniki współdziałają i odgrywają różne role w zależności od położenia rzeki.

Model mapowania “korytarzy awulsji rzeki” pomoże chronić ludzi

Naukowcy przeanalizowali dane ze 174 awulsji 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.

Dzięki szczegółowym danym naukowcom udało się opracować nowy model mapowania “korytarzy awulsji rzeki” (czyli ścieżek, którymi podążają rzeki, które zboczyły z obecnego biegu). To narzędzie może pomóc rządom i planistom zidentyfikować obszary o wysokim ryzyku nagłych powodzi, szczególnie w regionach o ograniczonych zasobach. Jak podkreślają badacze, w ocenach zagrożenia powodziowego zbyt często nie uwzględnia się awulsji rzeki.

„Klasyczne 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” – podsumowują badacze.

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.

Źródło: Radio ZET/Gearon, J.H., Martin, H.K., DeLisle, C. et al. Rules of river avulsion change downstream. Nature (2024). doi.org/10.1038/s41586-024-07964-2