Naturbrande kan forårsage farlige affaldsstrømme

Naturbrande holder ikke op med at være farlige, efter at flammerne er slukket. Selv en beskeden nedbør efter en brand kan forårsage et dødbringende jordskred, ifølge ny UC Riverside-forskning.

"Når ild bevæger sig gennem et vandskel, det skaber voksagtige tætninger, der ikke tillader vand at trænge ind i jorden længere, " forklarede den miljøvidenskabelige doktorand og studieforfatter James Guilinger.

I stedet, regnvandet løber af jordoverfladen og forårsager affaldsstrømme, som er hurtigtgående jordskred, der normalt starter på stejle bakker og accelererer, mens de bevæger sig.

"Vandet opfører sig ikke som vand længere, det er mere som våd cement, Guilinger sagde. "Den kan opfange genstande så store som kampesten, der kan ødelægge infrastruktur og såre eller endda dræbe mennesker, hvilket er, hvad der skete efter Thomas-branden i Montecito i 2018."

Guilinger og hans team af mentorer og samarbejdspartnere ønskede at forstå i detaljer, hvordan flere stormcyklusser påvirker et område, der er blevet brændt af en skovbrand, da det sydlige Californien har en tendens til at have meget af sin regn i samme sæson.

Holdet gik til forbrændingsarret forårsaget af de 23. 000-acre Holy Fire nær Helsingør-søen for at observere dette fænomen, og deres resultater er for nylig blevet offentliggjort i Journal of Geophysical Research:Earth Surface .

"Det er først for nylig, at teknologien er avanceret til det punkt, at vi direkte kan overvåge jorderosion i ekstremt lille skala, " sagde Andrew Gray, adjunkt i vandskelhydrologi og Guilingers rådgiver. Grays laboratorium arbejder på at forstå, hvordan skovbrande påvirker bevægelsen af ​​vand og sediment gennem landskaber efter skovbrand.

Selv med den nyeste teknologi, dataene var ikke nemme at skaffe. For at implementere deres jordbaserede laserscanner, som bruger synlige og infrarøde bølger til at rekonstruere overflader ned til millimeters nøjagtighed, forskerne måtte forcere stejle bakkeskråninger. De indsatte også droner i samarbejde med Nicolas Barth, assisterende professor i geomorfologi, for at zoome ud og se op til 10 hektar jord efter stormene.

Hvad de fandt er, at det meste af jorden i kanaler i bunden af ​​dale mellem bakkeskråninger eroderet under de første par regn, selvom regnen var forholdsvis beskeden. Kanalerne fyldes med materiale i årene mellem brandene og som reaktion på brand, med regn, der derefter forårsager hurtig erosion, hvilket resulterer i, at affaldet flyder.

"Dette beviser, at de første stormbegivenheder, der rammer et område, er de mest kritiske, " sagde Guilinger. "Du kan ikke rigtig afbøde dem ved kilden. I stedet, folk nedstrøms skal være opmærksomme på farerne, og landforvaltere har brug for faremodelleringsværktøjer til at hjælpe dem med at reagere effektivt og skabe en plan for at fange sedimentet, mens det flyder."

U.S. Geological Survey-modeller inkorporerer bredt tilgængelige 10-meters data for vandskelskråninger og information om forbrændingsgrad fra satellitbilleder for at estimere sandsynligheden og størrelsen af ​​affaldsstrømmen, der ville forekomme under en given mængde nedbør.

Imidlertid, højdedata på 1-meters skala bliver mere udbredt i brandudsatte områder som Californien. Disse mere raffinerede data kunne give forskerne mulighed for at udtrække information i finere skala, såsom variationer i bakkeskråninger og formen af ​​vandkanaler, der kan spille en stor rolle i at kontrollere affaldsstrømme.

"Vi kan bruge data som disse og resultaterne af undersøgelser som vores til at informere dynamisk opdaterede faremodeller i fremtiden, " sagde Guilinger. "I stedet for at have et enkelt sæt forudsigelser for hele den våde sæson, vi kan muligvis opdatere disse modeller efter hver storm."

Guilinger planlægger at bruge finansiering fra det føderale Joint Fire Science Program til at forbedre eksisterende faremodeller.

"Dette kan vise sig at være meget nyttigt for landforvaltere, der enten umiddelbart er berørt af eller planlægger at afbøde de farlige eftervirkninger af naturbrande, " han sagde.