Farer efter naturbrand:Forståelse af hvornår og hvordan skråningsfejl kan opstå

På tværs af det vestlige USA, Alvorlige naturbrande, der er drevet af tinder-tør vegetation, har allerede brændt mere end 3,2 millioner hektar (8 millioner acres [på tidspunktet for denne pressemeddelelse]) – et område på størrelse med Maryland – i 2020, og næsten seks gange dette område brændte i år i Australien. Og selvom ingen af ​​landets værste brandår nogensinde er forbi endnu, bekymringerne vokser allerede med hensyn til den næste fare, disse regioner vil stå over for:farlige og ødelæggende affaldsstrømme.

Affaldsstrømme er hurtigt bevægende opslæmninger af jord, klippe, vand, og vegetation, der er særligt farlig, fordi de normalt forekommer uden nogen advarsel. Nogle affaldsstrømme er kraftige nok til at fjerne alt på deres veje, herunder træer, kampesten, køretøjer – og endda hjem.

For to år siden i Montecito, Californien, 23 mennesker blev dræbt, og mere end 400 hjem blev beskadiget af en række affaldsstrømme affødt af intens regn, der faldt på bakker, der var brændt af, hvad der på det tidspunkt havde været den største brand i Californiens historie.

For bedre at forstå oprindelsen af ​​disse farer, forskere ved U.S. Geological Survey (USGS) undersøgte skråningsfejl på to steder i det sydlige Californiens San Gabriel-bjerge. Det første sted brændte i 2016 under San Gabriel Complex-branden, hvorimod et sekund, det nærliggende sted blev forkullet under Colby-branden i 2014. Fundene, præsenteret onsdag under det årlige møde i The Geological Society of America, indikerer, at der var store forskelle i skråningsfejl mellem det første og det tredje år efter forbrænding. Resultaterne vil hjælpe med at informere landforvaltere og beboere om, hvornår og hvor der er større sandsynlighed for, at affald flyder og andre typer skråningsfejl.

"I det første år efter hver brand, vi observerede affaldsstrømme genereret af afstrømning af nedbør, " siger Francis Rengers, en USGS forskningsgeolog, der ledede undersøgelsen. "Men mens vi fortsatte med at overvåge, vi var overraskede over at se, at en storm med en højere nedbørsintensitet end det første års storme, resulterede i mere end 280 lavvandede jordskred, snarere end affaldsstrømme, i det tredje år."

I modsætning til affaldsstrømme, som har væskelignende adfærd, jordskred glider som sammenhængende masser langs et brudplan. Forskerne, inklusive videnskabsmænd fra University of Arizona, ørkenforskningsinstituttet, USGS, og det tyske forskningscenter (GFZ) mener, at denne forskel skyldes ændringer i, hvor meget vand der kan trænge ned i jorden under storme, der følger efter naturbrande. Fordi alvorlige naturbrande gør jorden mere vandafvisende, Rengers siger, nedbør har en tendens til at løbe fra brændt jord. "Hvis vandet ikke trænger ind, " forklarer han, "det flyder over overfladen." Ved at fjerne bunddække, skovbrande reducerer også en bakkeskrånings ruhed, hvilket hjælper gyllen med at tage fart. Forbrænding kan også tillade nedbør på bar jord at skabe det, han kalder en "overfladesegl", der yderligere øger afstrømning.

Fordi jordskred har meget kortere udløb end affaldsstrømme, de udgør forskellige farer. "De jordskred, vi observerede, ville primært påvirke lokal infrastruktur i skoven, såsom veje, transmissionsledninger, og stikledninger, " forklarer Rengers. Derimod, han siger, affaldsstrømme flytter sediment meget længere nedstrøms og udgør derfor en fare ud over de stejle, bjergrige bakkeskråninger. "Afløbsgenererede affaldsstrømme truer liv og ejendom, herunder boliger, " han siger.

Resultaterne giver en stråle af håb om, at truslen om skråningsfejl har en begrænset varighed:forskerne fandt, at inden for fem år, tætheden af ​​jordskred på brændte skråninger i San Gabriels var næsten lig med tætheden i uforbrændte områder. Dette indikerer, at vegetationen i denne region kommer sig inden for et halvt årti.

Baseret på disse observationer, forskerne har udviklet en ny konceptuel model for svigt efter postbrand, der har tre forskellige stadier. Under 'ingen restitution'-fasen, øget afstrømning gør affaldsstrømme mere udbredte. Inden for et par år, øget vandgennemstrømning, kombineret med forfald af rødder fra vegetation ødelagt i branden, gøre skråningerne mere modtagelige for jordskred under den 'indledende genopretning'-fase. Efter cirka fem år, nye rødder bliver etableret nok til at stabilisere bjergskråningen i den endelige 'helt restituerede' fase.

I fremtiden, forskerne planlægger at undersøge, om den samme model gælder for andre regioner, såsom Rockies og Pacific Northwest, som også oplevede alvorlige naturbrande i år. For nu, resultaterne har umiddelbare og praktiske anvendelser for landforvaltere, der står over for 2020-efterspillet. "Vores model antyder, at affaldsstrømme vil være den primære bekymring i løbet af de næste et til to år, i det mindste i forbrændingsarrene i det sydlige Californien, og derefter vil bekymringen skifte mod lavvandede jordskredsfarer," siger Rengers. "Jeg håber, at vores arbejde giver landforvaltere nyttige forventninger til, hvordan disse processer sandsynligvis vil udvikle sig og hjælper dem med at prioritere afbødning og planlægning efter naturbrande."