Селевые потоки – это быстро движущиеся шламы из почвы, камней, воды и растительности, которые особенно опасны, поскольку обычно возникают без предупреждения. Некоторые селевые потоки достаточно мощны, чтобы уносить все на своем пути, включая деревья, валуны, автомобили и даже дома.
Два года назад в Монтесито, Калифорния, 23 человека погибли и более 400 домов были повреждены серией селевых потоков, вызванных сильным дождем, падающим на холмы, выжженные в то время крупнейшим пожаром в истории Калифорнии.
Чтобы лучше понять происхождение этих опасностей, исследователи из U.S.
Геологическая служба (USGS) изучила обрушение откосов на двух участках в горах Сан-Габриэль в Южной Калифорнии. Первый объект сгорел в 2016 году во время пожара в комплексе Сан-Габриэль, а второй, расположенный поблизости, был обуглен во время пожара в Колби в 2014 году. Результаты, представленные в среду во время ежегодного собрания Геологического общества Америки, указывают на значительные различия в разрушении откосов между первым и третьим годами после сжигания.
Результаты помогут проинформировать землеустроителей и жителей о том, когда и где сели и другие виды обрушения откосов более вероятны.
«В первый год после каждого пожара мы наблюдали селевые потоки, вызванные ливневыми стоками», – говорит Фрэнсис Ренгерс, геолог-исследователь Геологической службы США, руководивший исследованием. «Но по мере того, как мы продолжали мониторинг, мы были удивлены, увидев, что шторм с более высокой интенсивностью дождя, чем ураганы первого года, привел к более чем 280 мелким оползням, а не селевым потокам на третий год."
В отличие от селевых потоков, которые ведут себя подобно жидкости, оползни скользят в виде связанных масс вдоль плоскости разрыва. Исследователи, в том числе ученые из Университета Аризоны, Исследовательского института пустынь, Геологической службы США и Немецкого исследовательского центра (GFZ), считают, что эта разница связана с изменениями в том, сколько воды может просочиться в землю во время штормов, которые следуют за лесными пожарами.
По словам Ренгерса, поскольку сильные лесные пожары делают почвы более водоотталкивающими, дожди, как правило, стекают с сгоревшей земли. «Если вода не впитывается, – объясняет он, – она течет по поверхности."Удаляя почвенный покров, лесные пожары также уменьшают неровность склона холма, что помогает навозной жиже набирать скорость. Сжигание также может позволить дождю на голой почве создать то, что он называет «поверхностным уплотнением», что еще больше увеличивает сток.
Поскольку оползни имеют гораздо более короткие биения, чем селевые потоки, они представляют разные опасности. «Наблюдаемые нами оползни в первую очередь повлияют на местную инфраструктуру в лесу, такую как дороги, линии электропередачи и водопропускные трубы», – объясняет Ренгерс.
В отличие от этого, по его словам, селевые потоки перемещают отложения намного дальше вниз по течению и, следовательно, представляют опасность за пределами крутых горных склонов холмов. «Селевые потоки, создаваемые стоками, угрожают жизни и имуществу, включая дома», – говорит он.
Результаты дают луч надежды на то, что угроза обрушения склонов имеет ограниченную продолжительность: исследователи обнаружили, что в течение пяти лет плотность оползней на выжженных склонах в Сан-Габриэльс была почти равна плотности в несгоревших регионах. Это указывает на то, что растительность в этом регионе восстанавливается в течение пяти лет.
Основываясь на этих наблюдениях, исследователи разработали новую концептуальную модель разрушения откосов после пожара, которая имеет три различных этапа. Во время фазы «без рекуперации» из-за повышенного стока больше распространяются селевые потоки. В течение нескольких лет усиление просачивания воды в сочетании с гниением корней растительности, уничтоженной в результате пожара, делает склоны более подверженными оползням на этапе «начального восстановления».
Примерно через пять лет новые корни укореняются в достаточной степени, чтобы стабилизировать склон холма в заключительной фазе «полного восстановления».
В будущем исследователи планируют выяснить, применима ли эта же модель к другим регионам, таким как Скалистые горы и Тихоокеанский северо-запад, которые также испытали сильные лесные пожары в этом году. На данный момент результаты имеют немедленное практическое применение для землеустроителей, которые имеют дело с последствиями 2020 года. «Наша модель предполагает, что селевые потоки будут главной проблемой в течение следующих одного-двух лет, по крайней мере, в рубцах от ожогов в Южной Калифорнии, а после этого беспокойство сместится в сторону опасностей мелких оползней», – говорит Ренгерс. «Я надеюсь, что наша работа дает менеджерам по землепользованию полезные ожидания относительно того, как эти процессы могут развиваться, и помогает им расставить приоритеты по смягчению последствий пожаров и планированию."