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西德洪灾后:科学寻找答案

生态 焦点资讯 2021-09-21 阅读 1580

2021年7月14日,埃菲尔地区仅在22小时内就下了60至180毫米的雨,如果不是这样的话,几个月内就会下这么多雨,导致了灾难性的洪水。这些事件的破坏性远远超过现有模型的预测。赫尔姆霍兹中心波茨坦GFZ德国地球科学研究中心的研究人员指出,到目前为止,中欧很少发生一些影响,因此没有得到充分考虑。这些措施尤其包括调动枯木和沉淀物,随着气候变化的进展,这两种影响可能变得更加重要。Michael Dietze和UgurÖztürk今天在《科学》杂志上报道了放大洪水影响的机制。他们还展望了从这里开始的一个新的研究项目,以使未来的预期工作更加现实。

研究人员作为洪水灾难的意外目击者

7月14日是雨天。GFZ研究员Michael Dietze正从艾费尔高原南部实地考察回来,与波茨坦和波恩大学的同事们一起回来。回到北方,他们很快意识到外面发生的不仅仅是一场长时间的大雨:Altenahr测量仪的在线数据视图每15分钟快速上升一次,比实际预测的速度快,比研究人员希望的速度快,因为他们自己的测量受到影响。Ahr的洪水并不罕见:作为一项研究项目的一部分,Dietze及其同事几周前在Ahr河谷的一个三米高的平台上建立了多个地震台,假设这些地震台与恶劣的洪水条件保持安全距离。他们想用它们来测量“常规”洪水期间泥沙运动和水流紊流引起的地面运动。现在地面已经高出露台一米了,车站都没了。

熟悉的效果,但来自世界其他地区

研究人员在这里所经历的只是Ahr、Erft和Rur河流域正在发生的实际灾难的一小部分。“埃菲尔山谷的洪水比我们先前在欧洲中心的事件所想象的要猛烈得多,速度快,而且不可预知,”波恩大学地貌学研究所的博士后和地理系的Michael Dietze说。原因是多方面的,众所周知,虽然不是来自中欧,而是来自世界的沙漠和热带地区。

快速饱和土

雨水不能再进入土壤,因为几周前的雨已经使土壤饱和。它也太强了,不能像薄薄的一层水一样从山坡上流下来。相反,斜坡实际上变成了宽阔的河流,并不是以几厘米的速度输送水,而是突然以每秒几米的速度输送水,也就是说,速度要快上百倍。这使得它在实际山谷中更快地汇聚成洪水波。

水的巨大侵蚀力

此外,水还产生了巨大的侵蚀力:一方面,它在斜坡上挖出了沟渠,能够在那些自行堵塞的小径上更快地流动。另一方面,它调动了大量沉淀物和枯木。一旦进入主要山谷,树干和树枝就向桥梁漂去。在那里,他们被纠缠在一起,导致所谓的封锁。结果,径流受阻,河水堵塞,淹没了更多的偏远地区。

砾石坑和道路的意外影响

在这些事件的过程中,产生了以前认为在该地区不可能发生的影响和所谓的耦合危害。Erft通常有五米宽,它从Blessem镇附近的河岸上升起,直接从一块地上倒入一个砾石坑中。深坑的边缘向上游延伸300米,向Blessem延伸,就像一条游荡的瀑布。它破坏了第一批房屋,导致它们倒塌。

穿过布雷姆斯的道路也成了一条河,从未铺路面的边缘开始,破坏了道路的地基,只留下了污水管道。随着越来越少的水流入Erft,这种侵蚀只是偶然停止的。

耦合危害:斯坦巴赫水库大坝

位于上游仅35公里处的斯坦巴赫大坝造成了特别的危险。这座土坝蓄水120万立方米。7月14日晚,由于紧急溢洪道无法排出流入的水团,洪水淹没了150米宽的及膝深。被洪水淹没的大坝受到了巨大的侵蚀,因此裂缝迫在眉睫。如果发生这种情况,洪水波将为布莱塞姆的进程加油,并进一步对大坝下游的村庄造成大规模破坏。Dietze强调:“这个例子说明了即使是看似遥远的地方,它们之间的联系也是多么紧密。”。

展望:确定新的研究方法

“随着气候变化的继续,我们可能会经常遇到类似2021年7月14日的降水事件。因此,研究现在必须开始理解降水引发的洪水不仅是一种水流过快的现象。我们还必须考虑相关的自我强化效应,其中一些效应也受到了公众的青睐气候变化,”迪茨说。这些措施包括斜坡剥离,特别是在上游集水区,调动枯木和被侵蚀的重要树木,以及它们在堵塞人类基础设施方面的作用。此外,需要识别和考虑新的耦合危害。

新的研究项目为未来的模型提供了重要数据

朝着这一方向迈出的重要一步将是以高分辨率快速绘制2021年7月灾难的痕迹。这尤其适用于洪水势头增强且迄今为止几乎未成为公众关注焦点的区域:河流上游集水区至源头区域。通过最近批准的项目,由GFZ和波茨坦大学的NATRISKORKS研究培训组共同资助,这些领域现在正在通过航空激光扫描进行专门调查。这将产生变化景观的高分辨率3D模型。与洪水前3D模型相比,可以收集侵蚀斜坡、移动木材和洪水区域的关键信息,所有经过评估的独特数据将改进未来模型。然后迪策和他的同事可能会有一个更坚固的基础来重新安装他们的地震台站,以分析在实际安全地点的洪水相关的泥沙负荷。

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