De regenval die het noorden van Engeland heeft overspoeld, is de laatste in een lange reeks van overstromingen die de nieuwe norm van het land worden. Inderdaad, over de wereld, Overstromingen zullen naar verwachting frequenter en extremer worden naarmate de planeet warmer wordt.

Het bouwen van robuuste waterkeringen en het modelleren van kwetsbare gebieden is cruciaal als we het verlies van mensenlevens en levensonderhoud door deze verwoestende weersomstandigheden willen voorkomen. Maar ons nieuwe onderzoek laat zien dat het vermogen van rivieren om het water binnen hun oevers te laten stromen snel kan veranderen - en door dit niet te erkennen, sommige overstromingsmodellen en -keringen zijn mogelijk onvoldoende uitgerust om de gevolgen op te vangen wanneer ze dat wel doen.

Velen gaan ervan uit dat overstromingen het gevolg zijn van hevige regenval. Dit is waar, maar slechts een deel van de verklaring. Overstromingen treden ook op wanneer de hoeveelheid water die van het land afstroomt groter is dan de capaciteit van rivieren om die stroom te vervoeren - zoals het geval was toen de rivier de Don onlangs de waterkeringen in het gebied van Sheffield doorbrak. Dus, overstromingen worden deels veroorzaakt door de hoeveelheid regen die valt, mede door het vocht dat al in de grond zit, en deels door het vermogen van rivieren om water in hun kanalen te houden.

Dit betekent dat als de capaciteit van riviergeulen verandert, dan kunnen twee identieke regenbuien die op even natte grond vallen, overstromingen van zeer verschillende ernst veroorzaken.

De meeste rivieren veranderen voor altijd. Ze worden gevormd door de sedimenten en het water dat ze dragen. Mensen hebben de meeste rivieren in de wereld op de een of andere manier aangepast. In sommige gevallen is dit door directe beïnvloeding, zoals dambouw of riviertechniek. Andere invloeden zijn indirect:bouwen op nabijgelegen land vermindert het vermogen van de grond om water te absorberen, landbouw haalt water uit rivieren, en door ontbossing stroomt er meer water naar elders.

Rivieren reageren ook op veranderingen in het klimaat. Tijdens drogere periodes, er stroomt minder water door riviersystemen. Dit betekent dat er vaak minder energie is om de sedimenten op hun bodem te verplaatsen, zodat de rivierbedding geleidelijk kan stijgen, het verminderen van de capaciteit van de rivier. Overvloedige plantengroei in het kanaal kan ook de capaciteit van een rivierkanaal verminderen door de stroom te vertragen.

Maar het is niet altijd gemakkelijk om te voorspellen hoe rivieren zullen veranderen. Extreme verschuivingen in kanaalvorm en capaciteit kunnen zeer snel optreden. Na een recente plotselinge overstroming in Spanje, een rivier steeg bijna een meter toen enorme hoeveelheden sediment van stroomopwaarts werden verplaatst en verderop werden gedumpt. In tropische riviersystemen, die de neiging hebben meer sediment te vervoeren dan gematigde rivieren, deze veranderingen kunnen enkele meters zijn.

Onzeker risico

Helaas, dergelijke veranderingen worden doorgaans genegeerd door overstromingsingenieurs en modelbouwers, die het kanaal over het algemeen als een vast kenmerk beschouwen. Als rivieren daadwerkelijk hun capaciteit in ruimte en tijd veranderen, dan kunnen schattingen van de overstromingskans onjuist zijn, mensen en eigendommen in gevaar brengen.

Gemotiveerd door deze zorgen, we onderzochten het tempo waarin kanaalveranderingen plaatsvinden, en in hoeverre deze veranderingen door het klimaat kunnen worden veroorzaakt. We begonnen met een eenvoudig conceptueel model:klimaat regelt regenval, regenval beïnvloedt rivierstroom, en rivierstroming vormt de kanaalcapaciteit.

Directe waarnemingen van deze link ontbraken in riviersystemen op korte tijdschalen. Dus, we namen 10, 000 metingen van de capaciteit van 67 rivieren in de VS, over een periode van bijna 70 jaar. We verzamelden ook gegevens over regenval en rivierstromingen, om te beoordelen hoe klimaatveranderingen de capaciteit van de rivieren beïnvloedden.

We ontdekten dat tijdelijke verschuivingen in riviercapaciteit, jaren tot tientallen jaren duren, kwamen veel vaker voor dan eerder werd aangenomen. Algemeen, riviercapaciteit neemt meestal toe in perioden die natter zijn dan gemiddeld als gevolg van grotere erosie van rivierkanalen, en afnemen in drogere periodes.

We ontdekten ook dat meerjarige klimaatcycli die van invloed zijn op regionale neerslagpatronen - zoals de El Niño Southern Oscillation - ervoor kunnen zorgen dat de kanaalcapaciteit uitzet en ook inkrimpt, misschien op wereldschaal. Gewapend met deze kennis, kunnen we uiteindelijk voorspellen hoe de capaciteit van rivieren verandert, en dus een beter inzicht krijgen in het overstromingsrisico.

In gematigde streken zoals het VK, waar rivieren vaak begroeid zijn, zwaar ontworpen en relatief stabiel, delicate veranderingen in kanaalcapaciteit zijn moeilijk te detecteren en zijn waarschijnlijk niet levensbedreigend. Echter, in riviersystemen die grote hoeveelheden sediment vervoeren, of in delen van de wereld waar de regenval gedurende het jaar aanzienlijk varieert, plotselinge verminderingen van de riviercapaciteit kunnen het overstromingsrisico voor nabijgelegen nederzettingen drastisch verhogen. Bijvoorbeeld, de rivier de Ganges-Brahmaputra in India en Bangladesh valt onder deze categorie. De capaciteit is al aan het veranderen, en de uiterwaarden behoren tot de dichtstbevolkte ter wereld.

Helaas, we hebben nog steeds een zeer slecht begrip van de aard en oorzaken van kanaalcapaciteitsveranderingen in de meeste regio's - en het zijn de meest risicovolle plaatsen die de minste gegevens hebben. Om beter te begrijpen wat er gebeurt, we moeten satellietbeelden gebruiken om te volgen hoe snel rivieren reageren op veranderingen in het klimaat. Wat we echter nog niet kunnen doen, is de rivieraanpassing in realtime volgen. Het ontwikkelen van technologieën die dit doen, zou ons begrip van de manier waarop veranderingen in de vorm en capaciteit van rivieren het overstromingsrisico over de hele wereld beïnvloeden aanzienlijk verbeteren.

Totdat deze informatie duidelijk wordt, overstromingsmodellen en waterkeringen zouden dit onzekere risico in hun ontwerpen moeten inbouwen. Dit zou het verschil kunnen maken voor mensen die in kwetsbare gebieden wonen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.