O monitoramento sísmico pode melhorar os alertas iniciais de inundações de explosão de lagos glaciais

por Sarah Fecht e Ben Orlove
|16 de setembro de 2020

De entendimento com um estudo publicado hoje sobre as vibrações do solo, eles podem ajudar a melhorar os avisos avançados sobre enchentes repentinas resultantes do degelo glacial. Avanços científicos.

Em 7 de outubro de 1994, uma barragem proveniente entrou em erupção que reteve um lago glacial que o fez desabar rio aquém no Lago Punakha Butanês. A inundação repentina causou a morte de 21 pessoas, destruiu 816 hectares de plantações e 6 toneladas de provisões armazenados e levou embora casas e outras infra-estruturas. O novo estudo, liderado por pesquisadores do Observatório Terrestre Lamont-Doherty da Universidade de Columbia, descobriu que dispositivos sísmicos locais foram registrados sem perceber a inundação do lago glacial cinco horas antes de chegar ao pessoas.

O maior vegetal (A) mostra o rio Pho Chhu enquanto desagua do Himalaia na Baía de Bengala. As localizações do sismômetro são marcadas com pontos amarelos. A inserção (B) se aproxima da espaço dentro do quadro vermelho de A, indicando a espaço onde a inundação do lago glacial começou e a localização da vila de Punakha 90 quilômetros a jusante. Imagem: Maurer et al./Science Advances 2020

Inundações de erupção de lago glacial eles são cada vez mais frequentes e destrutivos nas áreas montanhosas. Conforme as geleiras derretem, a chuva afunda em lagos presos detrás de represas formadas por detritos glaciais rochosos e congestionamentos de gelo. Quando a barragem muda ou há muita pressão por trás dela, a chuva do lago esgota-se em uma explosão catastrófica, representando um transe para as comunidades a jusante. Conforme o planeta aquece, os lagos glaciais estão se tornando maior e mais generalidade, uma vez que isso aumentando o potencial para inundações de explosão de lago glacial (GLOF).

No estúdio, liderado por um estudante graduado de Lamont-Doherty Josh Maurer, os pesquisadores descobriram que um conjunto de sismômetros localizado a saudação de 100 quilômetros do lago glacial registrou um sinal simples de subida frequência por volta de 1:45 da manhã, na hora em que a barragem teria explodido. Eles levantam a hipótese de que quando a barragem rompeu, o poderoso e repentino escoamento de chuva e / ou sedimento afetou o leito do rio, causando as vibrações captadas pelos sismômetros. A equipe conseguiu usar os dados sísmicos para reconstruir a enchente, que se dirigiu 90 quilômetros rio aquém e chegou ao vilarejo de Punakha por volta das 7h.

a leitura do sismômetro mostra glof

Terremotos desencadeados pelo GLOF e detectados por sismômetros distantes: a explosão inicial às 1:45 da manhã, o dilúvio torna-se mais potente às 2:15 da manhã e diminui lentamente em seguida as 7:15 da manhã. : Maurer et al./Science Advances 2020

Atualmente, os instrumentos monitoram o nível de chuva sítio em alguns lagos glaciais e alertam as comunidades locais se o nível do lago desabar repentinamente, indicando um GLOF. No entanto, sabe-se que esses sistemas são pouco confiáveis ​​e que no pretérito emitiram alarmes falsos. Os autores do estudo sugerem que, com qualquer refinamento, o controle sísmico em tempo real pode ser combinado com sistemas de controle do nível de chuva para minimizar alarmes falsos e maximizar os tempos de alerta. outrossim, alguns sensores sísmicos estrategicamente posicionados podem monitorar GLOFs em uma grande espaço, enquanto monitores de nível de chuva devem ser instalados lago a lago.

Os autores apontam que mais pesquisas são necessárias antes que os monitores sísmicos GLOF estejam prontos para implantação. A equipe espera encontrar e explorar outros casos em que sismômetros capturaram eventos GLOF, para entender melhor uma vez que ler e investigar sinais em tempo real. Eles também alertam que o dilúvio de Punakha foi muito grande, logo o sinal claramente se destacou nos dados; no horizonte, eles esperam entender melhor se a técnica pode detectar com segurança inundações de lagos glaciais menores, que ainda podem originar danos graves.

Na reconstrução da enchente de Punakha, os pesquisadores também foram capazes de testar vários modelos de uma vez que as águas das enchentes deveriam fluir na espaço, mostrando que os dados sísmicos podem ajudar a melhorar a modelagem das enchentes. outrossim, o jornal usou imagens de satélite antes e depois do GLOF para calcular seus impactos na espaço.

Especialistas que não participaram do estudo, incluindo o geógrafo Simon Allen e o glaciologista Holger Frey (ambos da Universidade de Zurique), disseram que o estudo representa um primeiro passo promissor em direção a um sistema de alerta precoce fundamentado em em sismologia. Allen disse que mais pesquisas são necessárias, já que a técnica só foi testada até agora em um lago e alertou que manter uma rede de controle sísmico em tempo real no Himalaia ou em outro lugar apresentaria desafios financeiros. e técnicos.

“Os algoritmos precisam ser extremamente confiáveis”, disse Frey. “Todos os eventos devem ser detectados, mas ao mesmo tempo todos os falsos alarmes devem ser evitados.” Ele também enfatizou que a inclusão de pessoas das comunidades afetadas no esboço e implementação desses sistemas é crucial para instituir se eles serão muito-sucedidos ou não.

“Este estudo é uma grande prova do potencial de detecção sísmica de longo prazo de grandes inundações”, disse Kristen Cook, geóloga do núcleo teutónico de Pesquisa em Geociências do GFZ que não participou do estudo. “Esta detecção sísmica pode ter implicações importantes olhando para trás no tempo para validar os modelos de inundação e entender melhor os processos de inundação de explosão e, potencialmente, progredir no tempo se um sistema de alerta antecipado puder ser desenvolvido. As cheias de explosão são uma grande preocupação no Himalaia, mormente à medida que o desenvolvimento ao longo dos corredores dos rios aumenta e os lagos crescem, de modo que um aviso prévio mais robusto e uma melhor modelagem se beneficiariam questões sociais significativas ”.

Outros autores do estudo são: Joerg Schaefer, Joshua Russell e Nicolas Young da Universidade de Columbia; Summer Burton Rupper, da Universidade de Utah; Norbu Wangdi, do núcleo de Políticas Ambientais, Climáticas e de chuva do Butão; e Aaron Putnam, da University of Maine.

Saiba mais sobre o estudo em um breve Perguntas e respostas com o co-responsável do estudo Joerg Schaefer, reles.

uma vez que surgiu a teoria para este estudo?

Tudo começou quando estávamos trabalhando nas sequências de moreias muito preservadas e quase completas em frente aos lagos GLOF. Eles estavam a caminho do GLOF de 1994, e a datação do berílio mostra que eles têm até 4.000 anos detrás. Fiquei perplexo uma vez que um GLOF tão devastador poderia passar por esses antigos acidentes geográficos sem destruí-los e lavá-los. Pedi ao estudante Josh Maurer para verificar as imagens do satélite espião e as imagens subsequentes de sensoriamento remoto para obter fotos dos lagos e morenas antes e logo em seguida a enchente. Sim, e documentamos o surto e a primeira tempo do GLOF de 1994. Soubemos que a enchente não foi muito dramática no início e exclusivamente removeu uma pequena troço da seção terminal da moreia. Este é um lembrete surpreendente e terrível de que GLOFs começando nessas altitudes elevadas capturam sua pujança devastadora pela sisudez em sua descida.

Josh percebeu o potencial e começamos a nos perguntar se o sinal GLOF não deveria ser visível no registro do sismômetro. Josh contatou Josh Russell, um aluno de doutorado em sismologia em Lamont, e juntos começaram a trabalhar e aplicaram uma técnica chamada “estudo sísmica baseada em reciprocidade cruzada”, com a qual puderam rastrear a evolução. do GLOF com sismômetros até agora. 100 km da inundação real. Eles encontraram o sinal de inundação com transparência impressionante e sintetizaram os dados sísmicos com relatórios de testemunhas oculares e uma estação de mensuração a jusante dentro de um protótipo numérico de inundação.

Também usamos imagens remotas antes e depois da inundação para prezar a deposição de sedimentos no vale a jusante para calcular os danos e traçar a velocidade de recuperação da vegetação.

Este é provavelmente o item de ciências da terreno mais inovador de que já tive o prazer de fazer troço. Minha função principal tem sido concordar o trabalho desses brilhantes alunos de graduação.

Você encontrou qualquer travanca no desenvolvimento deste projeto? Se sim, quais eram eles? uma vez que você os superou?

Josh e Josh encontraram vários problemas durante suas análises de reciprocidade cruzada, mas trabalharam de maneira sumptuoso e eficiente uma vez que uma equipe. Uma vez que todos os resultados estavam sobre a mesa, demoramos um pouco para organizar as peças de muitas disciplinas diferentes para formar um manuscrito harmónico das ciências da terreno e perceber e formular o potencial desta técnica para uma novidade geração de Sistemas de alerta precoce GLOF.

uma vez que você acha que outros lagos glaciais poderiam ser priorizados para pesquisas futuras ao longo desta risco?

Um dos pontos fortes dessa abordagem é a aplicabilidade regional. Podemos usar este conjunto de ferramentas, por exemplo, para perguntar ao registro do sismômetro se existem ou não “sinais do tipo GLOF” semelhantes ao sistema. E, usando as técnicas de processamento de imagens de satélite de Josh, podemos procurar na região a origem de inundações semelhantes que poderiam ter ocorrido na espaço nos últimos 40 anos.

Ser capaz de acompanhar a formação, o incremento e, em privado, o nível crescente dos lagos ao longo do tempo é a chave para calcular e identificar os lagos mais perigosos da região. A topografia e a disponibilidade de sedimentos são provavelmente semelhantes aos dos diferentes vales propensos a GLOF na região, mas devemos absolutamente produzir um vegetal que destaque os assentamentos humanos e áreas que são fundamentais para sua subsistência em relação ao transe. de GLOF do alto Himalaia.


Este item foi reescrito, traduzido de uma publicação em inglês. Clique cá para acessar a material original (em inglês)!