מה גורם לנהרות לשנות מסלול פתאום?

המעבר הוא בטבע של נהר. אבל כאשר נהר משתחרר מאפיקו וחוצב נתיב חדש על פני הנוף, שיטפונות הרסניים עלולים לרדת על קהילות ללא אזהרה מועטה.

במשך עשרות שנים, החוקרים נאבקו להסביר בדיוק כיצד ערוצי נהרות הופכים להיות מוכנים להסטות פתאומיות כאלה, או יציאות כאלה. מחקר שפורסם ב-18 בספטמבר בטֶבַעאולי סוף סוף דכא את הדיון, והראה כיצדשני גורמים פועלים יחד כדי לשלב את מסלולו מחדש של נהר. בהתבסס על הממצאים שלהם, החוקרים פיתחו גם אלגוריתם מבטיח שיכול לחזות את הנתיב החדש של נהר שנשפך.

"אלה שיטפונות מונומנטליים, שיטפונות משנים ציוויליזציה במקרים מסוימים", אומר המשקע דאגלס אדמונדס מאוניברסיטת אינדיאנה בבלומינגטון. בשנת 2010, תרמו הבליפות על נהר האינדוס בפקיסטןהצפה שגרפה כ-20 מיליון בני אדם מבתיהם. אף על פי כן, מודלים של סכנת שיטפונות עדיין אינם מסוגלים לחזות לאן נהרות יפנו מחדש, אומר אדמונדס. "זה באמת סכנת שיטפון בלתי נראית."

Avulsions דורשות הגדרה ו- גב גמל עמוס מדי וקש אחרון (SN: 28/6/24). "הטריגר יכול להיות שיטפון, רעידת אדמה, זה יכול להיות פקק בנהר", אומר אדמונדס. ההגדרה מתייחסת לאופן שבו שקיעת המשקעים הובילה את הנהר להסטה - וזה הגורם הבסיסי לספיגה, אומר אדמונדס. "נהרות חווים שיטפונות כל הזמן, אבל הם לא זורמים כל הזמן."

ספיגת נהר מנמבולו במערב מדגסקר משנת 2004 מוצגת באנימציה זו שנוצרה מתמונות לוויין בצבע כוזב. במעלה הזרם של אתר הבליעה רוחב הנחל כקילומטר. הצמחייה מודגשת בירוק עז.תוכנית Landsat

המחקר החדש התמקד בהגדרת ההגדרה, שלגביה היו שתי השערות מתחרות. אחת מהן קבעה כי יציאות מתרחשות כאשר נהר הופך לעליון, או שקיעת משקעים מעלה את מפלס המים של הנהר מעל האדמה שמסביב. השני טען שהפליות מתרחשות כאשר יש יתרון בשיפוע, או ברגע שהשיפוע של שביל חדש ופוטנציאלי הופך תלול יותר מזה של הנתיב הנוכחי של הנהר.

אדמונדס ועמיתיו החלו בשימוש בנתוני לוויין כדי לחקור בערך 170 יציאות, תוך שהם מבחינים באיזה מרחק נהרות במורד הזרם נטו להסטות. הם גילו כי דליות היו נפוצות בערך פי שלושה ליד שפכי הנהר וחזיתות ההרים מאשר ביניהן.

תוך התמקדות ב-58 ערוצי נהרות שעבורם היו נתונים טופוגרפיים ברזולוציה גבוהה, החוקרים מדדו את יתרון העלייה והשיפוע לפני הבליפות. הם מצאו כי גובה-על מסביר בצורה הטובה ביותר את הפליות ליד ההרים, בעוד שיתרון המדרון הסביר בצורה הטובה ביותר את אלו ליד שפכי הנהר והדלתות.

יש כל כך הרבה משקעים שזורמים מההרים שהנהרות פשוט עורמים אותם עד שהם מתגברים ונשפכים, אומר אדמונדס. בינתיים, בדלתות, יש הרבה בוץ מלוכד שיוצר עלים טבעיים תלולים מאוד סביב ערוצים עמוקים, והפלטות זקוקות ליתרון בשיפוע תלול כדי להתחיל לחתוך את הסוללה, הוא מוסיף.

בשנת 2019 נהר טורוול בקניה שטף, והזיז את פיו על אגם טורקנה כמה קילומטרים צפונה.משמאל: Planet Labs PBCמימין: Planet Labs PBC

שני הגורמים הללו - יתרון שיפוע וגובה-על - עובדים יחד בצורה הפוכה, מצאו החוקרים. ככל שהנהר הופך לעליון גבוה יותר, כך הוא צריך להפחית את יתרון המדרון, ולהיפך. "זו הפעם הראשונה שמישהו הצליח להראות זאת באמצעות נתונים", אומרת הגיאולוגית של פן סטייט אליזבת הייג'ק, שלא הייתה מעורבת במחקר.

עוויתות התרחשו כאשר התוצר המתמטי של שני הגורמים עלה על ערך סף, מצאו החוקרים. כל עוד זמינות מדידות טופוגרפיות מדויקות של ערוץ נהר, מה שסביר יותר עבור נהרות גדולים יותר ובמקומות עם שמיים בהירים, אתה כנראה יכול להשתמש במדד הסף הזה כדי לזהות היכן סבירות להתרחש פליטות, אומר הגיאומורפולוג ואסי גנטי מהאוניברסיטה מקליפורניה, סנטה ברברה, שגם היא לא הייתה מעורבת במחקר.

החוקרים פיתחו אלגוריתם ממוחשב שהדגיש לאן במפה עשוי לעבור נהר ספוג, תוך התחשבות בתלילות השטח ובתנופת הנהר. כאשר הוטל עליו משימה לחזות את המסלולים של 10 נסיגות עבר, האלגוריתם תפס בצורה נכונה את הנתיב של כל אחת מהן. "זה כלי ממש נחמד", אומר Hajek. "זה יכול להיות ממש ממש מועיל לזיהוי אזורי דאגה."

התוכנית היא לפתח מפות של סכנת פליטה עבור הגלובוס או אזורים פגיעים, אומר אדמונדס. "עכשיו, כשיש לנו את המדד הזה, אנחנו יכולים ללכת למדוד אותו על נהרות בכל רחבי העולם."