Cum funcționează inundațiile

Oamenii care merg pe piață au inundat străzile din New Orleans, după ce efectele de furtună provocate de uraganul Katrina s-au produs. Vezi mai multe poze cu furtuna. Michael Lewis / National Geographic / Getty Images

Apa este unul dintre cele mai utile lucruri de pe Pământ. O bem, o scăldăm în ea, o curățăm și o folosim pentru a găti mâncarea. De cele mai multe ori, este complet benign. Dar în cantități destul de mari, aceleași lucruri pe care le folosim pentru a clăti o periuță de dinți pot răsturna mașinile, demolează casele și chiar ucid.

Inundarea a pretins milioane de vieți doar în ultima sută de ani, mai mult decât orice alt fenomen meteorologic. Uraganul Katrina din New Orleans și ciclonul din 2008 care a lovit Myanmar sunt exemple recente ale devastării pe scară largă pe care inundațiile pot suferi.

În acest articol, vom afla ce face ca apa să schimbe caracterul atât de rapid și vom vedea ce se întâmplă atunci când face acest lucru. Vom explora impactul negativ al inundațiilor, precum și unele dintre beneficii. Vom examina, de asemenea, modul în care construcția umană poate conține inundații sau, în unele cazuri, să o provoace.

cuprins

1. Apa, apă peste tot
2. Sub Vremea
3. Du-mă la râu
4. Vino iad sau apă înaltă

Inundarea terenurilor agricole în Missouri. Ploile abundente din primăvara și vara anului 1993 au inundat zone din sud-vestul Statelor Unite, ceea ce a determinat guvernul federal să declare 500 de județe din nouă state ca zone majore.

Pentru a înțelege cum funcționează inundațiile, trebuie să știi ceva despre cum se comportă apa pe planeta noastră. Cantitatea totală de apă de pe Pământ a rămas destul de constantă timp de milioane de ani (deși distribuția sa a variat considerabil în acel timp). În fiecare zi, o cantitate foarte mică de apă se pierde ridicat în atmosferă, unde razele ultraviolente intense pot rupe o moleculă de apă în afară, dar apa nouă este emisă și din partea interioară a Pământului, prin activitatea vulcanică. Cantitatea de apă creată și cantitatea pierdută sunt aproape egale.

În același timp, acest volum de apă este sub multe forme diferite. Poate fi lichid, ca în oceane, râuri și ploi; solid, ca în ghețarii din Polul Nord și Sud; sau gazos, ca în vaporii de apă invizibili din aer. Apa se schimbă de la stat la stat, pe măsură ce este deplasată în jurul planetei curenții de vânt. Curenții de vânt sunt generați de activitatea de încălzire a soarelui. Soarele strălucește mai mult pe zona din jurul ecuatorului Pământului decât pe zonele mai îndepărtate de nord și sud, provocând o discrepanță de căldură pe suprafața globului. În regiunile mai calde, aerul cald se ridică în atmosferă, trăgând aer mai rece în spațiul liber. În regiunile mai răcoroase, aerul rece se scufunde, trăgând un aer mai cald în spațiul liber. Rotația Pământului rupe acest ciclu, astfel încât există mai multe cicluri mai mici ale curentului de aer pe tot globul.

Condusă de aceste cicluri de curent de aer, alimentarea cu apă a Pământului se deplasează într-un ciclu propriu. Când soarele încălzește oceanele, apa lichidă de pe suprafața oceanului se evaporă în vaporii de apă din aer. Soarele încălzește acest aer (vaporii de apă și toate), astfel încât acesta să răsară prin atmosferă și este transportat de curenții de vânt. Pe măsură ce această vapori de apă crește, se răcește din nou, condensare în picături de apă lichidă (sau cristale de gheață solidă). Colecțiile acestor picături sunt numite nori. Dacă un nor se deplasează într-un mediu mai rece, mai multă apă se poate condensa pe aceste picături. Dacă în acest fel se acumulează suficientă apă, picăturile devin suficient de grele încât cad în aer precipitare (ploaie, zăpadă, căldură sau grindină). O parte din această apă se colectează în rezervoare mari, subterane, dar cea mai mare parte formează râuri și pâraie care curg în oceane, readucând apa la punctul său de plecare.

În general, curenții de vânt în atmosferă sunt destul de consistenți. În orice anume an al anului, curenții tind să se deplaseze într-un anumit mod pe tot globul. În consecință, locațiile specifice experimentează în general același fel de condiții meteorologice de la an la an. Dar de la o zi la alta, vremea nu este atât de previzibilă. Curenții vântului și precipitațiile sunt afectate de mulți factori, în principal geografia și condițiile meteorologice învecinate. Un număr mare de factori se combină într-o varietate infinită de moduri, producând tot felul de vreme. Ocazional, acești factori interacționează astfel încât se colectează un volum atipic de apă lichidă într-o zonă. De exemplu, condițiile cauzează ocazional formarea unui uragan, care aruncă o cantitate mare de ploaie oriunde merge. Dacă un uragan rămâne peste o regiune sau se întâmplă mai multe uragane care se deplasează prin zonă, pământul primește mult mai multe precipitații decât în ​​mod normal.

În 1927, râul Mississippi s-a revărsat, inundând multe orașe de-a lungul coastei sale. Foto cu amabilitate NOAA

Deoarece căile navigabile se formează lent în timp, dimensiunea lor este proporțională cu cantitatea de apă care în mod normal se acumulează în zona respectivă. Când este brusc un volum de apă mult mai mare, căile navigabile normale se revarsă și apa se răspândește pe pământul din jur. La nivelul său de bază, aceasta este ceea ce este o inundație - o acumulare anomală de apă într-o zonă de pământ.

O serie de furtuni care aduc cantități masive de ploaie sunt cauza cea mai frecventă a inundațiilor, dar există și altele. În următoarea secțiune, vom analiza unele dintre modalitățile de pornire a inundațiilor, precum și unii dintre factorii care le determină amploarea.

Ploile abundente din primăvara anului 2001 au inundat Davenport, Iowa. Până când apele au scăzut, localnicii au fost nevoiți să se învârtă prin oraș. FEMA News Photo

În ultima secțiune, am văzut că inundațiile au loc atunci când un volum atipic de apă se colectează într-o zonă. Există o serie de moduri în care acest lucru s-ar putea întâmpla și există o gamă largă de evenimente care au loc atunci când se întâmplă.

Genul de inundații cu care sunt familiarizați majoritatea oamenilor apare atunci când un număr neobișnuit de mare de furtuni lovește o zonă într-o perioadă de timp destul de scurtă. În acest caz, râurile și fluxurile care deviază apa spre ocean sunt pur și simplu copleșite. Temperaturile variate ale diferitelor anotimpuri duc la modele meteorologice diferite. În timpul iernii, de exemplu, aerul peste ocean ar putea fi mai cald decât aerul de pe uscat, ceea ce face ca fluxul vântului să se deplaseze din țară spre mare. Dar vara, aerul de pe uscat se încălzește, devenind mai cald decât aerul de peste ocean. Acest lucru determină inversarea curentului vântului, astfel încât mai multă apă din ocean să fie colectată și transportată pe uscat. Acest muson sistemul eolian poate provoca o perioadă de ploi intense, care este complet în pas cu climatul în restul anului. În unele zone, această inundație poate fi agravată de excesul de apă provenită din topirea zăpezii.

În timpul inundațiilor din 1993, voluntarii din St. Genevieve, Missouri, au umplut pungi de nisip pentru a construi apariții inundabile. FEMA News Photo

Poate cel mai cunoscut exemplu de inundații sezoniere este extinderea anuală a râului Nil în Egipt. În Egiptul Antic, ploile musonice de la izvorul râului ar face ca calea navigabilă să se extindă pe o distanță bună în timpul verii. În acest caz, inundațiile nu au fost un dezastru, ci un zeu. Apele aflate în expansiune vor lăsa pământurile fertile de-a lungul malurilor râului, ceea ce face ca zona să fie teren agricol ideal odată ce râul a dispărut din nou. Acesta este unul dintre principalii factori care au permis civilizației să prospere în deșertul egiptean. În aceste zile, râul este blocat de un baraj în amonte, care colectează ploaia de vară și îl scurge pe tot parcursul anului. Aceasta a extins sezonul de plantare, astfel încât fermele egiptene să poată cultiva tot timpul anului.

O altă sursă obișnuită de inundații este activitatea mareei neobișnuite care extinde atingerea oceanului mai departe spre interior decât în ​​mod normal. Acest lucru ar putea fi cauzat de tiparele speciale ale vântului care împing apa oceanului într-o direcție neobișnuită. Poate fi, de asemenea, cauzată de tsunami-urilor, valuri mari din ocean declanșate de o schimbare a scoarței terestre.

Downtown Johnstown, Pennsylvania, după inundația dezastruoasă din 1889. Pe lângă distrugerea lui Johnstown, zidul apei a inundat și orașe mai departe „în aval”, inclusiv Washington, D.C. Downtown Johnstown, Pennsylvania, după inundația dezastruoasă din 1889. Pe lângă distrugerea lui Johnstown, zidul apei a inundat și orașe mai departe „în aval”, inclusiv Washington, D.C.

Inundațiile pot apărea și atunci când sunt create de om baraj pauze. Construim baraje pentru a modifica debitul râurilor pentru a se potrivi propriilor noastre scopuri. Practic, barajul colectează apa râului într-un rezervor mare, astfel încât să putem decide când să creștem sau să scădem debitul râului, decât să lăsăm natura să decidă. Inginerii construiesc baraje care vor rezista la orice cantitate de apă susceptibilă să se acumuleze. Ocazional, însă, se acumulează mai multă apă decât au prevăzut inginerii, iar structura barajului se rupe sub presiune. Când se întâmplă acest lucru, o cantitate masivă de apă este eliberată simultan, ceea ce face ca un „perete” violent de apă să împingă pe tot teritoriul. În 1889, o astfel de inundație a avut loc în Johnstown, Pennsylvania. Orășenii au fost avertizați că inundația vine, dar mulți au respins alerta ca o panică nefondată. Când zidul de apă grăbit a lovit, peste 2.000 de persoane au fost ucise în doar câteva minute.

Severitatea unei inundații depinde nu numai de cantitatea de apă care se acumulează într-o perioadă de timp, ci și de capacitatea terenului de a face față acestei ape. După cum am văzut, un element din aceasta este dimensiunea râurilor și a pârâurilor dintr-o zonă. Dar un factor la fel de important este cel al terenului absorbanta. Când plouă, solul acționează ca un fel de burete. Când pământul este saturate -- adică a îmbibat toată apa pe care o poate - orice apă care se acumulează trebuie să curgă ca scurgerile.

Unele materiale se saturează mult mai repede decât altele. Pentru a vedea cum funcționează, trebuie doar să iei o găleată de apă în exterior și să încerci să udați diverse suprafețe. Solul din mijlocul pădurii este un burete excelent. Puteți arunca câteva găleți de apă pe ea și ar înmuia apa chiar în sus. Rock-ul nu este atât de absorbant - nu pare să bea deloc apă. Lutul dur cade undeva între ele. În general, solul care a fost prelucrat pentru culturi este mai puțin absorbant decât terenurile necultivate, astfel încât zonele agricole pot avea mai multe șanse de inundații decât zonele naturale.

Una dintre suprafețele cel mai puțin absorbante din jur este betonul. În secțiunea următoare, vom vedea cum betonul, asfaltul și alte construcții umane pot afecta inundațiile.

Străzi inundate din St. Genevieve, Missouri. Orașul mic a fost unul dintre numeroasele orașe din sud-vestul devastate de inundații în vara anului 1993. FEMA News Photo

În ultima secțiune, am văzut că gradul de inundații este determinat de cantitatea de apă care se acumulează într-o zonă, precum și de natura suprafeței terenului. Pe măsură ce civilizația s-a extins, ființele umane au modificat peisajul în mai multe feluri. În lumea occidentală, una dintre cele mai semnificative schimbări a fost acoperirea terenului cu asfalt și beton. Evident, aceste suprafețe nu sunt cele mai bune bureți din jur: Aproape toată ploaia care se acumulează devine scurgeră. Într-o zonă industrializată fără un sistem de drenaj bun, este posibil să nu fie nevoie de multă ploaie pentru a provoca inundații semnificative.

Unele orașe, cum ar fi Los Angeles, au construit canale de combatere a inundațiilor din beton pentru a preveni această problemă. Când plouă mult, apa curge în aceste canale, care meandrează în afara orașului, unde apa poate fi mai bine absorbită. Totuși, aceste tipuri de sisteme pot provoca inundații mai departe de linie. Când acoperiți o zonă din beton și asfalt, în mod esențial tăiați o parte din burete naturală a Pământului, astfel încât restul buretelui are mult mai multă apă.

O problemă similară poate apărea cu levees, ziduri mari construite de-a lungul râurilor pentru a le feri de revărsare. Aceste structuri extind malurile naturale ale râului, astfel încât să poată curge mult mai multă apă. Dar, deși pot fi eficiente pentru a menține apa dintr-o singură zonă, de obicei agravează problemele pentru o zonă aflată în linie, unde nu există scurgeri. Acea zonă capătă toate apele inundate care s-ar fi răspândit mai departe. Un alt pericol al scurgerilor este că, la fel ca barajele, se pot rupe. Când se întâmplă acest lucru, o cantitate mare de apă curge pe uscat într-o perioadă scurtă de timp. Acest lucru poate provoca unele dintre cele mai periculoase condiții de inundații.

Ziduri de spargere din Maryland, construite pentru a încetini eroziunea plajei Foto amabilitate NOAA

Oamenii nu au avut prea mult succes în controlul inundațiilor de-a lungul coastei. Apa excesivă în aceste zone este deosebit de distructivă pentru structurile create de om din cauza eroziunii pe care o provoacă. O metodă de control a acestei eroziuni este de a construi garduri și ziduri în care apa întâlnește terenul. Acest lucru păstrează puterea valurilor, astfel încât acestea să nu se poarte pe plajă. Dar structurile interferează și cu procesul de formare a plajei. Când blocați apa să se miște împotriva coastei, oceanul nu poate distribui nisip și nu aveți plaje frumoase.

O altă problemă cu gardurile și pereții este că pot fi doar atât de multe lucruri. Fundamental, plajele sunt medii în schimbare, modelate de forța de supraviețuire a oceanului. Ele sunt, prin natura lor, presupus să fie erodat și mișcat de acțiunea dinamică a undelor. Inundarea este o parte regulată a acestui proces și, cel mai probabil, va continua să fie indiferent de ceea ce facem.

O pâlpâie de-a lungul râului Mississippi, în timpul marea inundație din 1927 Foto amabilitate NOAA

La fel se poate spune și în multe zone interioare. În timp ce un râu poate părea a fi o caracteristică stabilă și imobilizabilă a peisajului, este într-adevăr o entitate dinamică, vibrantă. Acest lucru este valabil mai ales în cazul râurilor mari, cum ar fi Mississippi din Statele Unite și Yangtze și Huang He în China. În timp, aceste căi navigabile se extind, își schimbă drumul dramatic și pot chiar schimba direcția de curgere. Din acest motiv, terenul din jurul malurilor unui râu este foarte susceptibil la inundații.

Din păcate, râurile sunt, de asemenea, atrageri naturale pentru civilizație. Printre altele, acestea furnizează un aport constant de apă, soluri bogate și un mijloc ușor de transport. Când nivelul apei este scăzut, oamenii construiesc de-a lungul malurilor sale și se bucură de toate beneficiile sale. La un moment dat, vine timpul să se schimbe apa, iar oamenii care s-au construit de-a lungul câmpiilor inundabile descoperă rapid că trăiesc pe un teren nesecat. Dacă există o construcție extinsă în aceste zone, daunele la inundații pot fi devastatoare.

În secțiunea următoare, vom analiza diferitele tipuri de daune inundate pentru a vedea cum apa obișnuită poate fi o forță devastatoare.

Mașinile îngrămădite de o inundație fulgerătoare din 1972 în Rapid City, Dakota de Sud. Foto cu amabilitate NOAA

Cele mai grave daune provocate de inundații, pierderea de vieți și locuințe, sunt cauzate în principal de forța pură a apei care curge. Într-un potop, 61 de cm de apă se pot mișca cu suficientă forță pentru a spăla o mașină, iar 6 cm (15 cm) de apă te pot da jos de pe picioare. Poate părea surprinzător faptul că apa, chiar și multă apă, poate împacheta un astfel de wallop. La urma urmei, poți înota pașnic în ocean fără să fii bătut în jur și asta este o cantitate masivă de apă în mișcare. Și, în cele mai multe cazuri, un râu curgător nu este suficient de puternic pentru a vă da peste cap. Deci, de ce apele inundate se comportă diferit?

O casă care a fost dusă în aval de inundațiile din 1997 în Arboga, California Foto cu amabilitate NOAA

Apele inundate sunt mai periculoase, deoarece pot aplica mult mai multă presiune decât un râu obișnuit sau o mare calmă. Acest lucru se datorează diferențelor masive de volum de apă care există în multe inundații. Într-o inundație, se poate colecta multă apă într-o zonă în timp ce aproape nu există apă într-o altă zonă. Apa este destul de grea, așa că se deplasează foarte repede pentru a-și „găsi propriul nivel”. Cu cât este mai mare diferența dintre volumele de apă dintr-o zonă, cu atât forța de mișcare este mai mare. Dar, la un moment dat, apa nu pare atât de adâncă, și nu pare deosebit de periculoasă - până nu este prea târziu. Aproape jumătate din toate decesele inundate rezultă din oameni care încearcă să-și conducă mașinile prin apă grăbită. Există mult mai multă apă în ocean decât într-o inundație, dar nu ne bate pentru că este distribuită destul de uniform - apa într-o mare calmă nu se grăbește să-și găsească propriul nivel.

Cele mai periculoase inundații sunt viituri, care sunt cauzate de o acumulare bruscă, intensă de apă. Inundațiile fulgerătoare au lovit o zonă la scurt timp după ce începe să se acumuleze apa (fie din ploaie excesivă, fie din altă cauză), așa că o mulțime de timp, oamenii nu îi văd venind. Întrucât există o cantitate mare de apă colectată într-o singură zonă, apele inundate au tendința de a se deplasa cu o mare forță, lovind oameni, mașini și chiar case din drum. Inundațiile fulgerătoare pot fi deosebit de devastatoare atunci când o furtună puternică aruncă un volum mare de ploaie pe un munte. Apa se deplasează în jos pe munte cu o viteză imensă, aratând prin orice în văile de dedesubt.

O remorcă, o mașină și un stâlp telefonic îngrămădite de o inundație din 1977 în Georgia Foto cu amabilitatea NOAA

Una dintre cele mai grave inundații din istoria Statelor Unite a avut loc în 1976, în Big Thompson Canyon, Colorado. În mai puțin de cinci ore, furtunile din zonele apropiate au aruncat mai multă ploaie decât în ​​mod normal regiunea într-un an. Râul Big Thompson, în mod normal, o cursă navigabilă superficială, cu mișcare lentă, transformat brusc într-un torent de neoprit, aruncând 233.000 de galoane (882.000 L) de apă în canion în fiecare secundă. Mii de campioni s-au adunat în canion pentru a sărbători centenarul statului Colorado. Potopul s-a întâmplat atât de repede încât nu a fost timp să emită un avertisment. Când a lovit, sute de persoane au fost rănite, iar 139 au fost ucise.

Un fel de daune mai puțin catastrofale este umezeala simplă. Majoritatea clădirilor pot păstra ploaia, dar nu sunt construite pentru a fi impermeabile. Dacă nivelul apei este suficient de ridicat, o mulțime de apă se scurge în case, înmuind totul. Dar, în majoritatea cazurilor, elementul principal dăunător nu este apa în sine, ci noroiul pe care îl aduce. Pe măsură ce apa curge deasupra peisajului, ea ridică o mulțime de gunoi. Când inundația s-a încheiat, nivelul apei scade și totul se usucă în cele din urmă, dar noroiul și resturile rămân în jur.

Muncitorii de salvare luptă în amonte împotriva apelor care se grăbesc într-o inundație fulgerară din 1975 care a lovit Rockville, Maryland. Foto cu amabilitate NOAA

În 1966, o furtună importantă a inundat Arno, un râu italian care trece prin orașul Florența. Orașul mic, una dintre capitalele artei ale lumii, a fost copleșit de apă, noroi și slime generală. În plus față de pierderea vieții și daunele aduse clădirilor, s-au produs pagube mari colecției de artă a orașului. Noroiul și mahalaua acopereau aproape tot ce se păstra în subsolurile și în camerele de la nivelul solului. De-a lungul mai multor ani de muncă, oamenii de știință și istoricii de artă au reușit să restabilească majoritatea artefactelor deteriorate în stare bună.

Un alt fel de daune inundabile este răspândirea bolilor. Pe măsură ce apa curge pe o zonă, poate ridica tot felul de substanțe chimice și deșeuri, ceea ce duce la condiții extrem de nesanitare. În esență, totul și toată lumea într-un potop plutește de-a lungul unei singure ciorbe. Deși bolile nu sunt create de aceste condiții, ele sunt transferate mai ușor (majoritatea bolilor se răspândesc mai ușor decât se deplasează prin aer). Dacă vă aflați într-o zonă inundată, este foarte important să beți doar apă îmbuteliată sau fiartă și să respectați alte recomandări de salubrizare. Pentru a afla mai multe despre ce trebuie să faceți în condiții inundate, consultați acest ghid elaborat de Centrul pentru controlul bolilor.

Niciodată nu vom putea opri inundațiile. Este un element inevitabil în sistemul meteorologic complex al atmosferei noastre. Cu toate acestea, putem lucra pentru a reduce la minimum daunele cauzate de inundații, construind baraje sofisticate, canalizări și sisteme de canale. Dar cea mai bună metodă de a evita pagubele inundațiilor poate fi să ieșiți în afara zonelor predispuse la inundații. La fel ca în cazul multor fenomene naturale, cea mai sensibilă reacție la inundații poate fi ieșirea din cale.

Articole similare

• Cum funcționează uraganele
• Cum funcționează cutremurele
• Cum funcționează tornadele
• Cum funcționează fulgerul
• Cum măsoară „nivelul mării”?
• Ce provoacă anotimpurile?
• Ce este un Nor'easter?
• Dacă capacele de gheață polară s-ar topi, cât ar crește oceanele?
• De ce se mișcă uraganele ca și cum ar avea o minte proprie?
• Care este diferența dintre zăpadă, ploaie slabă și înghețată?
• De ce este mai rece în vârful unui munte decât la nivelul mării?
• Dispecer Lake Quiz

Mai multe legături grozave

• Administrația națională a oceanului și a atmosferei (NOAA)
• Agenția Federală de Gestiune a Urgențelor (FEMA)
• Special pentru inundații NOVA
• Faceți față inundațiilor
• Subiecte de inundații