Osuwisko skradające się pod afrykańskim miastem
Pełzające zaledwie o szerokość palca do kilku stóp rocznie, wolno poruszające się osuwiska występują naturalnie na całym świecie. Zwykle są wykrywane na zboczach w obszarach z bogatą w glinę glebą i skałami oraz wysokimi opadami sezonowymi, a ich rozwój może zająć miesiące, lata, a nawet stulecia. Jednak mogą też przynieść nagłą przemoc. Tysiące osuwisk płyną, ślizgają się, przewracają i zsuwają ze wzgórz od wybrzeża Kalifornii do chińskiego Zbiornika Trzech Przełomów. Jednak sposób, w jaki te ukryte zjawiska geologiczne reagują na rozwój miast, nie został dobrze zrozumiany.
Teraz zespół międzynarodowych naukowców połączył zdjęcia satelitarne i archiwalne, aby pokazać, jak zmieniające się zużycie wody w jednym afrykańskim mieście wpływa na ruchy lądowe w pobliżu i tuż pod powierzchnią.
Nowe badanie skupiło się na Bukavu, mieście położonym na zboczu wzgórza w Demokratycznej Republice Konga. Naukowcy zauważyli, że Bukavu jest symbolem wielu miast w krajach rozwijających się, które odnotowały szybki i nieplanowany wzrost na aktywnych tektonicznie krajobrazach. Miasto, pierwotnie założone wzdłuż płaskiej linii brzegowej jeziora, rozrasta się na stromych zboczach. Po drodze niektóre części Bukavu doświadczyły powolnego, ciągłego niszczenia infrastruktury z powodu ruchu powierzchni ziemi.
Jedną z takich aktywnych stref jest dzielnica Funu, gdzie mieszka 80 000 ludzi, często w mieszkaniach niskiej jakości, na szczycie wolno poruszającego się osuwiska, które przesuwa się w sposób ciągły do 3 metrów (9 stóp) rocznie. Powyższa mapa pokazuje lokalizację osuwiska Funu, zaznaczonego na żółto, znajdującego się na południowym brzegu jeziora Kivu we wschodnim Kongu. Obraz jest sztucznie kolorowaną mozaiką utworzoną z danych z satelitów Landsat 8 i Landsat 9 (nie wykorzystanych w tym badaniu osuwiska).
Aby zmierzyć ruch lądu, zespół badawczy przeanalizował dane radarowe zebrane przez satelity Sentinel-1 Europejskiej Agencji Kosmicznej oraz satelitę COSMO-SkyMed z Włoskiej Agencji Kosmicznej. Dane z badania zostały wykorzystane do stworzenia wizualizacji na górze tej strony, pokazujących prędkość osuwiska (po lewej) i szybkości odkształcenia (po prawej), które wskazują strefy rozciągania, ścinania i skracania na powierzchni osuwiska. Pomiary ruchu ziemi powiązano następnie z szeregiem czynników wywołujących osuwiska, takich jak opady deszczu, trzęsienia ziemi i rozwój miast.
Aby lepiej zobrazować przemianę Bukavu w ostatnich dziesięcioleciach, zespół wykorzystał również zdjęcia lotnicze z 70 lat (1947-2018) zarchiwizowane w Królewskim Muzeum Afryki Środkowej w Belgii. Zdjęcia dokumentują rozrastający się pejzaż miejski. Jednym z powodów wzrostu są ludzie uciekający przed przemocą w regionie, w którym Bukavu jest postrzegane jako bezpieczna przystań.
Koncentrując się na ruchach osuwisk z tygodnia na tydzień w ciągu ostatnich 4,5 lat, naukowcy odkryli, że opady deszczu, aktywność tektoniczna i rozwój miast odgrywały rolę w zachowaniu osuwisk w różnych porach roku i latach. Ale najważniejszym czynnikiem był odpływ wody.
„Po raz pierwszy byliśmy w stanie udokumentować wyraźny związek między rozwojem miasta a przyspieszeniem wolno poruszającego się osuwiska” – powiedział Alexander Handwerger, naukowiec zajmujący się osuwiskami w Jet Propulsion Laboratory NASA i współautor badania. „Uważamy, że jest to spowodowane zmianami hydrologii zboczy – sposobem, w jaki woda wpływa tam do gruntu – a nie dodatkowym ciężarem domów na szczycie”.
Woda osłabia skałę, wnikając w jej pory. W środowisku miejskim infrastruktura, taka jak drogi, kanały burzowe i pęknięte rury, może drastycznie zmienić przepływ wody, nasiąkając i destabilizując części zbocza. Cykl jest samonapędzający się: zmiana kierunku przepływu wody osłabia zbocze, co z kolei uszkadza infrastrukturę wodociągową, co uwalnia więcej wody do skały.
W porównaniu z osuwiskami o dużej prędkości (takimi jak lawiny błotne lub lahary), które każdego roku powodują tysiące ofiar i miliardy dolarów szkód, wolno poruszające się osuwiska stanowią mniejsze zagrożenie dla życia ludzkiego. Ale cal po calu, rok po roku, mogą powodować coraz większe zniszczenia. Czasami zdarzało się, że przyspieszały katastrofalnie. Niedawnym przykładem jest osunięcie się ziemi w Mud Creek w 2017 r. w pobliżu Big Sur w Kalifornii, które usunęło około 6 milionów jardów sześciennych (5 milionów metrów sześciennych) skał i gruzu na autostradzie stanowej California State Highway 1.
Naukowcy stwierdzili, że należy zwrócić większą uwagę na wolno poruszające się osuwiska, ponieważ obecne tempo i skala rozwoju miast są bezprecedensowe w historii ludzkości. Kiedy populacje migrują do potencjalnie niebezpiecznych krajobrazów, takich jak zbocza wzgórz, więcej ludzi będzie narażonych na te naturalne zagrożenia. Zrozumienie, w jaki sposób niekontrolowany rozwój miast wpływa na powierzchnię Ziemi, będzie miało kluczowe znaczenie dla planowania i ograniczania ryzyka dla społeczności.
„Uwaga zwykle skupia się na osuwiskach zlokalizowanych w krajach o wysokich dochodach i na dużych szerokościach geograficznych, podczas gdy skutki osuwisk nieproporcjonalnie wpływają na obszary tropikalne, gdzie zachodzą niezwykle szybkie zmiany, takie jak wzrost liczby ludności i degradacja środowiska” – powiedział Antoine Dille, główny autor badania i naukowiec w Królewskim Belgijskim Instytucie Nauk Przyrodniczych.
Misja kosmiczna, która ma się rozpocząć w 2024 r., może pomóc w uzyskaniu jeszcze lepszych informacji na temat tych procesów. Radar z syntetyczną aperturą (NISAR) NASA i Indyjskiej Organizacji Badań Kosmicznych będzie obserwował zmiany powierzchni na całym świecie z dokładnością do ułamka cala. Takie dane pomogą naukowcom i decydentom chronić życie i mienie poprzez lepsze monitorowanie subtelnych ruchów związanych z osunięciami ziemi, trzęsieniami ziemi, erupcjami wulkanów i innymi zagrożeniami naturalnymi.
Zdjęcia NASA Earth Observatory wykonane przez Joshua Stevensa, z wykorzystaniem danych uzyskanych dzięki uprzejmości Dille, A., et al. (2022) oraz dane Landsat z US Geological Survey. Historia autorstwa Sally Younger/zespołu NASA ds. wiadomości o naukach o Ziemi.
Zobacz również nasze szczegółowe prognozy:
