Het enige consistente kenmerk van een rivier is verandering. Zoals de Griekse filosoof Heraclitus opmerkte:"Niemand stapt ooit twee keer in dezelfde rivier." Hoewel dit dynamische karakter vaak uit het zicht en de geest is, het vergeten ervan heeft tot menige historische catastrofe geleid.

Onlangs, UC Santa Barbara geomorfoloog Vamsi Ganti en zijn medewerkers publiceerden een studie waarin werd vastgesteld dat zeespiegelstijging ertoe leidt dat rivieren van koers veranderen, of avulse, vaker op delta's dan in het verleden. Nu heeft zijn team ontdekt dat een perfecte storm van factoren, waaronder grotere overstromingen en een kleinere sedimentgrootte, ervoor zal zorgen dat deze destructieve gebeurtenissen steeds verder landinwaarts kunnen plaatsvinden. hun resultaten, die verschijnen in Geofysische onderzoeksbrieven , waarschuwen voor grote rampen die op het punt staan ​​veel stedelijke centra te treffen die zich in het verleden nooit zorgen hoefden te maken over deze problemen.

op grote, relatief vlakke rivieren, avulsies treden meestal op in het binnenwatergebied, Ganti uitgelegd. "Dit is de zone waarover de rivierstroom het effect van de zeespiegel voelt." Dit gebied begint bij de riviermonding en kan zich relatief ver landinwaarts uitstrekken. Bijvoorbeeld, het binnenwater van de Mississippi strekt zich uit over 500 kilometer van de kust.

Het team zocht via satelliet- en teledetectiegegevens naar historische avulsies en kwam de unieke delta's van Madagaskar tegen. Het eiland heeft een groot aantal korte rivieren die vanuit de bergen naar beneden stromen en zeer fijn sediment vervoeren. Dit komt door de saprolitische bodems - losse, zachte bodems gemaakt van slib en uiteenvallend gesteente - die de hooglanden van het land domineren. Verergerd door ongebreidelde ontbossing op het eiland, de blootgestelde bodems voeden het troebele eiland, rode rivieren en maakt het een van de snelst eroderende plekken op aarde, volgens hoofdauteur Sam Brooke, een postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Geografie.

Met behulp van meerdere satellietbeelden die sinds het einde van de jaren zeventig zijn gemaakt, Brooke maakte tijdreeksanimaties die laten zien hoe snel de rivierdelta's van Madagaskar evolueren. Met behulp van deze gegevens, hij was in staat om de afvoersnelheden van de rivieren te bepalen, evenals de hoeveelheid tijd dat de kanalen vol bleven tijdens overstromingen.

Het combineren van de gegevens met de satellietbeelden leidde tot een verrassende conclusie. De avulsies deden zich nergens voor in de buurt van de opstuwingszones van de rivieren. "[In plaats daarvan, ze waren] ongeveer 20 keer [verder] stroomopwaarts, "Brooke herinnerde zich, "ver buiten waar we zouden verwachten dat ze gebaseerd zouden zijn op [... modellen] met behulp van een eenvoudige opstuwingsschaal." De onderzoekers realiseerden zich dat ze hun modellen moesten updaten van waar avulsies optreden op delta's.

Een beter model

De uitgebreide theorie van het team komt neer op een simpele relatie. In riviergeulen zijn twee processen aan het werk:de duur van overstromingen, en de tijd die de rivier nodig heeft om zich aan veranderingen aan te passen. De relatieve tijdschalen van deze verschijnselen bepalen waar avulsies optreden.

Als overstromingen korter zijn dan de tijd die de rivier nodig heeft om zich aan te passen, dan zijn erosie en depositie beperkt tot de opstuwingszone. Echter, als overstromingen langer duren dan de rivier nodig heeft om zich aan te passen, erosie tijdens overstromingen kan ver stroomopwaarts van de riviermonding komen, waardoor de rivier veel verder landinwaarts kan stromen.

Grote vlakke rivieren, zoals de Mississippi, langzaam veranderen, maar steile rivieren met veel fijn sediment kunnen zich vrij snel aanpassen. "Het hele kanaal kan bij een bepaalde overstroming weer boven water komen in de binnenwaterzone, " zei Ganti, "en erosie kan zich veel verder stroomopwaarts voortplanten." Dit is het geval voor rivieren zoals die in Madagaskar, die relatief steil zijn en veel fijn sediment hebben.

Een rivier overstroomt als er genoeg water doorheen stroomt om buiten haar oevers te treden. En voor het grootste deel van zijn lengte, een overstroomde waterweg zal precies dat doen. Maar het waterpeil wordt beperkt door het zeeniveau in de buurt van de monding van de rivier door de binnenwaterzone. Dus het toegenomen watervolume tijdens overstromingen begint sneller te bewegen, toenemende erosie, en de rivierbedding dieper schuren.

Deze erosiegolf kan zich vervolgens stroomopwaarts verspreiden naarmate de overstroming voortduurt, waardoor de rivier ver stroomopwaarts van de opstuwingszone kan afstromen - veel verder dan verwacht.

Een onheilspellend beeld komt naar voren

"Klimaatmodellen voorspellen dat extreme overstromingen vaker zullen voorkomen in een opwarmende wereld, "zei Ganti. Als gevolg hiervan, avulsies kunnen zelfs verder landinwaarts gaan op rivieren over de hele wereld.

Maar de uitstoot van broeikasgassen is niet de enige menselijke activiteit die rivieren treft. Zand en grind zijn kritische componenten in de bouw en infrastructuur, en mensen ontginnen deze hulpbronnen nu op grote schaal. Helaas, deze vormen de grove fractie van alluviaal sediment, waardoor onze activiteiten op veel plaatsen leiden tot fijner sediment. Rivieren kunnen meer van dit fijnkorrelige materiaal vervoeren, en de toegenomen belasting vermindert de hoeveelheid tijd die nodig is om kanalen [?] te veranderen. Alweer, hierdoor kunnen avulsies verder stroomopwaarts plaatsvinden.

Bovendien, zeespiegelstijging duwt de opstuwingszone zelf verder landinwaarts. Deze drie factoren vormen samen het perfecte recept voor grote avulsies die steeds verder landinwaarts in delta's plaatsvinden, Ganti uitgelegd. Dit kan leiden tot een toenemende trend van woningen, levens en middelen van bestaan ​​verloren als gevolg van extreme overstromingen, waarschijnlijk op locaties die in het verleden nooit met deze gevaren te maken hebben gehad.

En volgens de vorige paper van het team zullen deze gebeurtenissen ook frequenter worden naarmate de zeespiegel stijgt.

"We moeten ons schrap zetten voor avulsie als een ernstig overstromingsgevaar in de toekomst, ' waarschuwde Vamsi.

Rivierdelta's zijn altijd een cruciale hulpbron geweest voor de mensheid, gebruikt voor de landbouw, transport en industrie. Veel van de grootste steden van de beschaving zijn gegroeid langs de oevers van 's werelds grote waterwegen. Hun dynamiek is altijd een uitdaging geweest voor de samenleving, maar naarmate rivieren minder voorspelbaar en vluchtiger worden, onderzoekers zeggen, we zullen meer voorzorgsmaatregelen moeten nemen om onze veiligheid en welzijn te waarborgen.