Hvordan forskere bruger droner til at sænke risikoen for katastrofale oversvømmelser fra store gletsjersøer

Tidligt om morgenen den 13. dec. 1941, indbyggerne i Huaraz, Peru, hørte en frygtindgydende rumlen ekko hen over dalen. Inden for få minutter, en strøm af vand, is og sten havde hældt over byen, ødelægge en tredjedel af det og dræbe mindst 2, 000 mennesker.

Den naturlige dæmning af sten og løse sedimenter, der havde holdt Palcacocha-søen tilbage, var svigtet. Firs år senere, dets sammenbrud er stadig en af ​​Perus mest tragiske naturkatastrofer.

Denne type katastrofale begivenheder er kendt som en "glacial søudbrudsoversvømmelse." gletsjersøer, som dem, der findes i hele Cordillera Blanca i Andesbjergene, er ofte opdæmmet af gletsjermoræner, der kan nå højder på over 100 meter. De er imponerende, men de er ofte ustabile.

Kraftig nedbør og sten, sne- eller islaviner kan hæve vandstanden i moræneopdæmmede gletsjersøer, genererer bølger, der overgår morænedæmningen eller får den til at kollapse, frigiver enorme mængder vand. Disse naturkatastrofer forventes kun at blive mere almindelige i Peru - og rundt om i verden, da klimaopvarmningen smelter gletsjere med historisk hidtil usete hastigheder.

Forudsigelse af fremtidige oversvømmelser

Denne mørke historie har ansporet international forskning i stabiliteten af ​​morænerne, der opdæmmer Perus gletsjersøer. Cordillera Blanca i det nordlige Peru indeholder den højeste koncentration af tropiske gletsjere i verden. At forudsige, hvornår disse udbrud af oversvømmelser vil forekomme - og hvor ødelæggende de vil være - er af enorm bekymring for de over 320, 000 mennesker, der bor nedstrøms.

Geologiske ingeniørmodeller bruger variabler såsom størrelsen og volumen af ​​søen, højde, bredde og hældning af morænedæmningen, og kanal- og daldimensioner for at estimere stabiliteten af ​​morænedæmningen og risikoen for oversvømmelse. Desværre, disse modeller indeholder ikke meget information om sammensætningen af ​​morænedæmningen, som kan variere betydeligt afhængigt af dens placering og dannelsesmåde.

Min forskning, del af et samarbejde mellem McMaster University og Perus National Institute for Research on Glaciers and Mountain Ecosystems (INAIGEM), fokuserer på at fastslå oprindelsen af ​​disse morænedæmninger og de fysiske karakteristika ved dæmningerne og de søer, de holder tilbage. Disse funktioner kan have betydelig indflydelse på dæmningens stabilitet og dens potentiale for fejl.

Brug af UAV til at forstå strukturen af ​​morænedæmninger

Gletsjere skaber moræner ved at transportere, afsætte og skubbe kampesten, sand og finkornet silt og ler langs dalbunden og tilstødende dalvægge, danner ofte en barriere. Men en moræne kan være meget mere stabil end en anden, afhængig af de materialer, den indeholder, og hvordan den er dannet.

Vand kan lække gennem svage punkter i morænens stablede lag, tager sediment med sig, eller løse sten kan falde ned efter en forstyrrelse som et jordskælv. Disse svage punkter gør et fuldstændigt sammenbrud af morænedæmningen mere sandsynligt. At lokalisere disse svage punkter er et vigtigt skridt i at forudsige stabiliteten af ​​sødæmningerne og kan give geovidenskabsfolk og ingeniører mulighed for at designe mere effektive afhjælpningsstrategier.

Mine kolleger og jeg analyserer arkitekturen af ​​store laterale moræner, som dannes langs gletsjernes sider, i det sydlige Island ved at bruge luftfartøjer uden besætning (UAV'er eller droner) til at indsamle billeder i høj opløsning. Vi bruger disse billeder til at identificere og klassificere områder med grov- og finkornet sediment, der kan danne zoner med vandlækage og sedimentfjernelse og få dæmningen til at svigte. Vi har planlagt lignende højopløsnings-UAV-undersøgelser af morænedæmninger i Cordillera Blanca i begyndelsen af ​​2022.

Forskningen vil øge pålideligheden af ​​prædiktive modeller til at identificere potentielle glaciale oversvømmelser. Det vil også identificere områder, hvor saneringsarbejdet, såsom bygning af yderligere udløbskanaler eller pansrede barrierer, er mest nødvendig for at styrke morænen.

Dette vil være særligt vigtigt, da gletschere smelter hurtigere, mængden af ​​vand, der holdes af disse naturlige morænedæmninger, og oversvømmelsernes ødelæggende kraft fortsætter også med at stige. En nylig undersøgelse foretaget af forskere ved University of Calgary viste, at mængden af ​​vand i gletsjersøer er steget med 50 procent globalt siden 1990.

Siden begyndelsen af ​​det 19. århundrede, anslået 165 moræneopdæmmede gletsjersøudbrud har fundet sted. Ud over, cirka 12, 000 dødsfald på verdensplan kan direkte tilskrives gletsjeroversvømmelser.

Vores forskning i Peru vil give ny indsigt i morænedæmningsstabilitet, som kan anvendes til andre regioner, såsom Bolivia, Himalaya og de canadiske klippebjerge, som også oplever en øget risiko for oversvømmelser af gletsjersøudbrud, da klimaopvarmningen fortsætter med at smelte gletschere.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.