Tørke, syndflod forvandlede stabilt jordskred til katastrofe

"Stabilt jordskred" lyder som en selvmodsigelse, men der er faktisk steder på Jorden, hvor land langsomt har krybet ned ad bakke, stabilt og harmløst så længe som et århundrede. Men stabilitet varer ikke nødvendigvis evigt. For første gang, forskere ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, og samarbejdende institutioner har dokumenteret overgangen til en stald, langsomt bevægende jordskred til katastrofalt sammenbrud, viser, hvordan tørke og ekstrem regn sandsynligvis destabiliserede skredet.

Mud Creek-skredet nær Big Sur, Californien, dumpede omkring 6 millioner kubikmeter (5 millioner kubikmeter) sten og affald hen over California Highway 1 den 20. maj, 2017. Skaden tog mere end et år og 54 millioner dollars at reparere. Ingen langsigtet bevægelse var blevet dokumenteret ved Mud Creek før denne begivenhed, men arbejdere i statens transportafdeling havde bemærket små mudderskred i ugerne før sammenbruddet og lukkede motorvejen som en sikkerhedsforanstaltning.

Det JPL-ledede hold identificerede Mud Creek som et stabilt jordskred ved hjælp af et otte-årigt datasæt fra et luftbåret JPL-instrument kaldet Uninhabited Airborne Vehicle Synthetic Aperature Radar, behandlet med en teknik kaldet interferometric syntetisk aperture radar processing (InSAR). De beregnede, at Mud Creek havde glidet med en gennemsnitshastighed på omkring 7 tommer (17 centimeter) om året siden mindst 2009. De brugte European Space Agencys Sentinel-1A/B-satellitdata til at dokumentere, hvordan glideområdets adfærd ændrede sig.

De luftbårne og satellitdatamålinger ændrer sig kun ved jordoverfladen, imidlertid. "Fra det, vi forsøgte at udlede, hvad der kan være sket med jordskredets glidende overflade, snesevis af meter under jorden, der gjorde det muligt for Mud Creek-glidningen at gå fra stabil til ustabil, " sagde undersøgelsens hovedforfatter, Alexander Handwerger, en NASA postdoc-stipendiat, der forsker ved JPL.

Sammenbruddet skete efter flere dage med kraftig nedbør i et af de vådeste år i over et århundrede for dette område. Før 2017, en fem-årig tørke havde produceret flere af Californiens varmeste og tørreste år nogensinde. Ved at bruge en computermodel af, hvordan vand påvirker jorden, forskerne undersøgte, hvad der ville ske, når den intense regn mættede den udtørrede jord. Vand ville erstatte luft i de små mellemrum mellem jordpartikler, øger trykket på partiklerne kraftigt. Denne trykændring kunne have destabiliseret glidefladerne under jorden og udløst kollapset.

Alene Californien har mere end 650 kendte stabile jordskred. Hvis man begyndte at miste stabilitet i fremtiden, kunne InSAR-data afsløre ændringen? For at besvare det spørgsmål, holdet sammenlignede Mud Creek-billederne med billeder af to andre stabile jordskred i lignende typer jord og sten.

Pauls rutsjebane, kun 13 miles (21 kilometer) nord for Mud Creek, gik igennem de samme vejrforhold, men fejlede ikke katastrofalt. Et jordskred i det nordlige Californien modtog over 3 fod (1 meter) mere nedbør end Mud Creek uden katastrofale fejl. "Vi tænkte, at hvis vi sammenlignede disse to sager, der ikke fejlede, med den, der gjorde det, vi kan finde et karakteristisk hastighedsmønster, der ville være en advarsel om, at et dias ville mislykkes katastrofalt, " sagde Handwerger.

Ideen gav pote. Handwerger fandt ud af, at alle tre stabile rutsjebaner accelererede lidt efter vinterens regnsæson startede, og derefter som sæsonen fortsatte, bremset igen og stabiliserede sig. Dette er deres sædvanlige årlige mønster. Men efter sensæsonens regn, Mud Creek accelererede igen, stigende i hastighed, indtil dens ultimative kollaps. Det gjorde de andre dias ikke.

"Vi tror, ​​at anden speed-up kan være et signal om interesse, men vi har kun dette ene tilfælde, " sagde Handwerger. "Da vi nu ved, at stabile jordskred i denne region kan svigte katastrofalt, og vi har god datadækning her, vores plan er at overvåge hele denne strækning af Pacific Coast Highway og se efter disse usædvanlige hastighedsændringer. Hvis vi får nok eksempler, vi kan begynde at finde ud af de mekanismer, der styrer denne adfærd."

Papiret om forskningen, med titlen "Et skift fra tørke til ekstrem nedbør driver et stabilt jordskred til katastrofalt svigt, " blev offentliggjort i dag i Videnskabelige rapporter .