ناسا تكشف: الظواهر المناخية المتطرفة تؤثر على الانهيارات الأرضية بطرق مفاجئة

يقود تغير المناخ أنماط هطول الأمطار الأكثر تقلبًا في جميع أنحاء العالم – امتدادات جافة جدًا تتخللها عواصف تسقط كميات كبيرة من الأمطار أو الثلوج في فترة زمنية قصيرة.

في حين أن فترات الرطوبة والجفاف قد يكون لها تأثيرات معينة يسهل التنبؤ بها، مثل مستويات المياه في البحيرات والأنهار، كشفت دراسة حديثة أنها يمكن أن تؤثر على الانهيارات الأرضية بطيئة الحركة بطرق غير متوقعة.

توقع الباحثون، أن الانهيارات الأرضية بطيئة الحركة – حيث تزحف الأرض نزولًا على بعد بوصات إلى قدم في السنة – في جنوب كاليفورنيا الجاف جدًا للعظام تتصرف بشكل مختلف عن تلك الموجودة في شمال كاليفورنيا الممطر عندما تتعرض لهطول الأمطار الغزيرة وظروف الجفاف، لكن لم يكن هذا هو الحال.

وجد مؤلفو الدراسة، أن الانهيارات الأرضية في المناطق الأكثر رطوبة وجفافًا في ولاية كاليفورنيا أظهرت حساسية مماثلة لتطرف هطول الأمطار، حيث تتحرك في المتوسط بشكل أسرع وأبعد إلى أسفل خلال فترات الأمطار مقارنة بسنوات الجفاف.

يتسبب الماء في حدوث انهيارات أرضية، ومعرفة كيفية تفاعل الانهيارات الأرضية مع الجفاف القياسي أو هطول الأمطار الغزيرة يمكن أن يساعد الباحثين على التنبؤ بشكل أفضل بسلوكهم في المستقبل، بما في ذلك ما إذا كان أي منها يمكن أن ينهار أو يفشل بشكل كارثي، الهدف من الصورة الكبيرة هو تطوير جرد على مستوى الولاية لسلوك الانهيار الأرضي الذي من شأنه أن يُعلم شبكة المراقبة.

في حين أن الانهيارات الأرضية بطيئة الحركة لا تشكل بالضرورة خطرًا مباشرًا على الأشخاص أو البنية التحتية، إلا أنها بمرور الوقت يمكن أن تلحق الضرر بأشياء مثل الطرق والمباني، وفي بعض الحالات، يمكن أن تنهار فجأة، وهو ما حدث مع الانهيار الأرضي في Mud Creek بالقرب من Big Sur في عام 2017.

قال ألكسندر هاندويرجر، عالم الانهيارات الأرضية في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا والمؤلف الرئيسي للدراسة، التي نُشرت مؤخرًا في رسائل الأبحاث الجيوفيزيائية، “اعتقدت أن النتائج ستكون مختلفة تمامًا بين شمال وجنوب كاليفورنيا”، ركز عمله حتى هذه الورقة على الانهيارات الأرضية في شمال كاليفورنيا، لذلك لم يكن متأكدًا مما سيراه عندما نظر إلى الأجزاء الأكثر جفافاً في الولاية.

سلوك مدهش

تستضيف كاليفورنيا أكثر من 650 انهيارًا أرضيًا بطيء الحركة، وركز هاندويرجر وزملاؤه على 247 انهيارًا أرضيًا بطيء الحركة بمتوسط مساحة 0.2 ميل مربع (0.5 كيلومتر مربع)، ثم قاموا بتحليل مجموعة فرعية من 38 والتي اختلفت في كمية الأمطار التي تلقوها، وأنواع الصخور التي صنعت منها، والبيئات التي حدثت فيها (الساحلية مقابل الداخلية)، وما إذا كانت في مناطق متطورة أو غير مطورة.

نظر الباحثون في كيفية تصرف تلك الانهيارات الأرضية من عام 2015 إلى عام 2020، وهي فترة شهدت تقلبات واسعة في هطول الأمطار، في حين كان عام 2017 ثاني أكثر الأعوام رطوبة على الإطلاق في أجزاء معينة من كاليفورنيا، كان عامي 2015 و2016 عامي جافين بشكل استثنائي.

حصلوا على معلومات عن حركة الانهيارات الأرضية باستخدام البيانات التي جمعتها وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) سواتل Sentinel-1 تمت معالجة القياسات تلقائيًا في خرائط تُظهر حركة الأرض بواسطة مشروع JPL-Caltech Advanced Rapid Imaging and Analysis ( ARIA ) Center for Natural Hazards ( يدير معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، في باسادينا ، مختبر الدفع النفاث لناسا.

عرف الباحثون، أن الانهيارات الأرضية البطيئة الحركة في الأجزاء الأكثر رطوبة من الولاية ظلت مشبعة إلى حد ما على مدار العام. لم يتوقعوا أن يكتشفوا أن كلا من الانهيارات الأرضية التي غمرتها المياه بالفعل ونظيراتها الأكثر جفافا تسارعت وتحركت إلى أسفل التل خلال الفترات الرطبة مقارنة بأوقات الجفاف.

توقع المستقبل

قال هاندويرجر، إن التعامل بشكل أفضل مع سبب تفاعل الانهيارات الأرضية بالطريقة التي تتفاعل بها مع هطول الأمطار أو الجفاف يمكن أن يساعد الباحثين على التنبؤ بالأحداث المستقبلية، مثل الانهيار الأرضي في Mud Creek انهار خلال عام ممطر للغاية في ولاية كاليفورنيا، حيث لم تنهار فيه انهيارات أرضية مماثلة، “نحاول أن نفهم سبب حدوث ذلك”.

يمكن أن يؤدي الفهم الأفضل لسلوك الانهيارات الأرضية إلى تمكين شبكة المراقبة التي توفر تنبيهات للمسؤولين المحليين والدولة، وكذلك الباحثين، لمراقبة الانهيارات الأرضية أو مجموعة الانهيارات الأرضية التي بدأت تتصرف بشكل مختلف، يمكن أن يساعد أيضًا في بناء نظام تحذير للمجتمعات المعرضة لخطر الانهيار الأرضي، بالإضافة إلى التأثير على التخطيط المتعلق بالتنمية والبنية التحتية.

المفتاح لشبكة المراقبة هذه هو القدرة على إجراء دراسات مفصلة وواسعة النطاق، وقد أصبح ذلك ممكنًا بفضل التقدم في تكنولوجيا الأقمار الصناعية، والذي مكّن المركبات الفضائية مثل Sentinel-1 من توفير بيانات أكثر دقة وتكرارًا عن التغيرات في سطح الأرض على مساحات أكبر.

ستراقب البعثات القادمة مثل NISAR (اختصارًا للقمر الصناعي للرادار ذي الفتحة الاصطناعية التابع لوكالة أبحاث الفضاء الهندية التابعة لناسا) التغيرات التي تطرأ على سطح الأرض باستخدام تردد رادار مختلف يمكنه “الرؤية” بشكل أفضل من خلال الغطاء النباتي مقارنةً بـSentinel-1 مثل هذه المهمة، ستجعل NISAR بياناتها متاحة للجمهور مجانًا.

أصبحت التحليلات التي تستغرق وقتًا طويلاً وثقيلة البيانات أسهل في الأداء بسبب مشاريع مثل ARIA ومشروع قادم ترعاه وكالة ناسا يسمى OPERA (أو منتجات المراقبة للمستخدمين النهائيين من تحليل الاستشعار عن بعد)، ستستخدمOPERA ، التي تديرها JPL ، قياسات من بعثات مثل Sentinel-1 و NISARلإنتاج منتجات بيانات تظهر التغييرات على سطح الأرض.

ستمنح هذه المنتجات مديري الموارد والوكالات الفيدرالية والباحثين – من بين آخرين – قياسات تفصيلية لمعظم أمريكا الشمالية والوسطى، مما يلغي الحاجة إلى قضاء الوقت في معالجة البيانات في تنسيق مناسب للتحليل واتخاذ القرار.