Влияние изменения климата на частоту и серьезность оползней

Растущая связь между потеплением планеты и оползневыми катастрофами

Изменение климата больше не является отдаленной угрозой; его последствия ощущаются на каждом континенте, меняя погодные условия, экосистемы и средства к существованию человека. Среди наиболее разрушительных и часто упускаемых из виду последствий - заметное увеличение частоты и тяжести оползней. Оползни - от медленно движущихся потоков земли до катастрофических лавин горных пород - представляют прямую угрозу жизни, собственности и критической инфраструктуре. По мере повышения глобальных температур усиливаются механизмы, которые вызывают эти события, что делает необходимым понимание развивающейся взаимосвязи между изменением климата и нестабильностью склона. В этой статье рассматривается, как потепление климата ускоряет опасности оползней, возникающие последствия для сообществ и экосистем, а также стратегии, доступные для снижения будущих рисков.

Последние данные Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) подтверждают, что экстремальные осадки стали более частыми и интенсивными с 1950-х годов. В горных регионах, где крутые склоны и хрупкие почвы уже создают естественную предрасположенность к оползням, дополнительный стресс от изменения моделей осадков толкает склоны за их предельный уровень. Геологическая служба США (FLT: 2) оценивает, что оползни наносят ущерб в миллиарды долларов и сотни смертей каждый год во всем мире, и эти цифры, как ожидается, будут расти по мере изменения климата.

Как изменение климата изменяет триггеры оползней

Оползни происходят, когда движущие силы — гравитация, насыщение воды, потеря растительности или сейсмическая тряска — преодолевают силу почвы или породы, удерживающей наклон на месте. Изменение климата влияет на каждый из этих факторов различными способами, часто усугубляя их последствия. Понимание этих механизмов является первым шагом к прогнозированию и смягчению будущих событий.

Активизация осадков и штормов

Сильные осадки являются наиболее распространенным триггером оползней. Когда дождь падает быстрее, чем почва может поглотить, давление воды накапливается в порах почвы, уменьшая трение между частицами. Этот процесс, известный как повышение давления поры воды, эффективно смазывает потенциальные плоскости отказа. Изменение климата вызывает более теплый воздух, чтобы удерживать больше влаги, что приводит к более интенсивным ливням и более длительным штормам. Согласно NASA , частота экстремальных осадков увеличилась во многих регионах за последние несколько десятилетий. В таких местах, как Гималаи, Анды и Тихоокеанский северо-запад Соединенных Штатов, оползни, вызванные муссонными дождями или атмосферными реками, стали более распространенными и более разрушительными.

Краткосрочные, высокоинтенсивные осадки могут вызвать мелководные оползни в течение нескольких минут, в то время как длительные влажные периоды могут дестабилизировать более глубокие слои почвы, что приводит к большим, медленно движущимся потокам земли. Оба типа находятся на подъеме. Например, катастрофа оползня 2022 года в Петрополисе, Бразилия, в результате которой погибли более 230 человек, была напрямую связана с рекордными осадками, которые, как предполагают климатические модели, были сделаны более вероятными глобальным потеплением.

Оттаивание вечной мерзлоты в холодных регионах

В Арктике и субарктических регионах вечная мерзлота действует как естественный клей, связывающий почву и породу. По мере повышения температуры вечная мерзлота тает, заставляя землю ослабевать и падать. Этот процесс, называемый термокарст , может вызвать массивные оползни даже на относительно мягких склонах. На Аляске, Канаде и Сибири, количество вызванных оттепелью оползней резко возросло. USGS зафиксировал утроение оползней в частях Аляски с 1980-х годов, напрямую коррелируя с потеплением вечной мерзлоты. Эти оползни не только наносят ущерб инфраструктуре, такой как трубопроводы, дороги и здания, но и выделяют накопленный углерод, создавая опасную петлю обратной связи, которая ускоряет изменение климата.

Ледниковый откат и потоки мусора

Горные ледники во всем мире отступают с беспрецедентной скоростью. По мере таяния льда крутые стены долины становятся неподдерживаемыми, а рыхлые обломки (морейны), оставленные отступающими ледниками, крайне неустойчивы. Вспышки ледниковых озер (GLOFs) также могут вызывать потоки обломков, как это видно в перуанских Андах и непальских Гималаях. Потеря ледникового льда снижает подкрепляющий эффект на крутых скальных гранях, приводя к обвалам скал и масштабным провалам склонов. В швейцарских Альпах массивный обвал в 2022 году у основания Маттерхорна был приписан деградации вечной мерзлоты и ледниковому отступлению.

Засуха, лесной пожар и потеря растительности

Изменение климата увеличивает частоту и тяжесть засух во многих регионах. Засуха усиливает растительность, уменьшая корневые системы, которые помогают связывать почву. Когда за засухой следуют сильные дожди, почва - теперь свободная и менее якорная - очень восприимчива к оползням. Кроме того, лесные пожары, которые становятся все более распространенными из-за более жарких и более сухих условий, полностью удаляют растительный покров. После пожара почва становится гидрофобной (отталкивающей воду) из-за сожженного органического вещества, вызывая быстрый эрозию и потоки мусора, часто более опасные, чем предпожарные оползни. Поток мусора Монтесито 2018 года в Калифорнии, в результате которого погибли 23 человека, последовал суровый сезон лесных пожаров и экстремальные осадки.

Разрушительное воздействие на сообщества и экосистемы

Помимо непосредственной гибели людей, оползни разрушают дома, дороги, мосты и коммунальные услуги, часто изолируя общины в течение нескольких недель или месяцев. Экономические издержки исчисляются миллиардами ежегодно, причем развивающиеся страны несут самое тяжелое бремя из-за ограниченных ресурсов для смягчения последствий и реагирования.

Гуманитарные и экономические последствия

Оползни могут нанести удар с небольшим предупреждением, закопав деревни и общины за считанные секунды. В 2014 году оползень в деревне Малин, Индия, унес жизни более 150 человек после периода сильных муссонных дождей. В 2021 году оползень в Атами, Япония, унес жизни 26 человек и разрушил более 130 домов после рекордных осадков. Экономический эффект выходит за рамки прямого разрушения: оползни нарушают цепочки поставок, наносят ущерб сельскохозяйственным землям и снижают доходы от туризма в горных районах. Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) оценивает, что оползни вызывают потери имущества в США на 1-2 миллиарда долларов каждый год, и эта цифра, вероятно, недооценивается.

Нарушение экосистемы и потеря среды обитания

Оползни могут радикально изменить ландшафты, отрывая верхний слой почвы, выкорчевывая леса и закапывая ручьи. В то время как некоторые оползни являются естественными процессами, которые создают новые места обитания в течение геологических временных рамок, повышенная частота климатических горок прерывает восстановление экосистем. Чувствительные виды, особенно в альпийских или прибрежных зонах, могут быть неспособны адаптироваться. В тропических горах оползни могут фрагментировать леса, уменьшая биоразнообразие и углеродные запасы. В Арктике оползни вечной мерзлоты не только наносят ущерб средам обитания диких животных, но также выделяют метан и углекислый газ, еще больше нагревая климат.

Непропорциональное воздействие на уязвимые группы населения

Наиболее подвержены риску общины с низким уровнем дохода, особенно в развивающихся странах и неформальных поселениях. Зачастую они расположены на крутых, нестабильных склонах из-за отсутствия доступной земли, у этих групп населения отсутствуют ресурсы для инженерной защиты склонов или систем раннего предупреждения. На Филиппинах, например, сильные дожди от более интенсивных тайфунов вызывают смертельные оползни, которые опустошают фермерские общины. Изменение климата усугубляет существующее неравенство, делая снижение риска бедствий проблемой социальной справедливости, а также управления окружающей средой.

Тематические исследования со всего мира

Изучение конкретных регионов подчеркивает различные способы, с помощью которых изменение климата усугубляет опасность оползней.

Гималаи: муссоны и тающие ледники

Гималайская дуга, охватывающая Индию, Непал, Бутан и Пакистан, является одним из наиболее подверженных оползням регионов на Земле. Изменение климата усилило летний муссон, с экстремальными осадками, становящимися все более распространенными. В июле 2021 года массивный оползень в Химачал-Прадеш, Индия, похоронил гидроэлектростанцию, убив десятки. Между тем, ледниковое отступление в Непале создало десятки нестабильных ледниковых озер; прорыв в 2020 году вызвал поток мусора, который разрушил деревни в районе Горха. Сочетание крутой местности, обильных осадков и таяния вечной мерзлоты делает Гималаи горячей точкой для будущих оползней.

Калифорния: пожар, засуха и потоки мусора

Калифорния пережила драматический цикл засухи, лесных пожаров и сильных дождей, которые увеличивают риск оползней. За пожаром Томаса в округе Санта-Барбара в 2017 году последовала ливень в январе 2018 года, который вызвал поток мусора, который уничтожил 65 домов и убил 23 человека. Лесной пожар сжег растительность и создал гидрофобный слой почвы, поэтому дождь быстро убежал, подхватив грязь, камни и мусор. С тех пор сильные лесные пожары в 2020 и 2021 годах оставили многие склоны холмов уязвимыми. Поскольку изменение климата продлевает сезоны пожаров и усиливает количество осадков, оползни после лесного пожара, вероятно, станут более частыми на западе Соединенных Штатов.

Аляска: оттаивание вечной мерзлоты и береговая эрозия

На Аляске потепление температуры ускорило оттаивание вечной мерзлоты и отступление ледников. Крупные оползни произошли в Бруксском хребте и Чугачских горах, некоторые мобилизовали миллионы кубических метров породы и обломков. В 2020 году оползень во фьорде Ледяного залива спровоцировал цунами, застрявшее в группе каякеров. Прибрежная эрозия, усугубленная потерей морского льда, также подрезает склоны в частях Аляски, вызывая обвалы и оседание, которые наносят ущерб коренным общинам и инфраструктуре. Оттаивание вечной мерзлоты не только вызывает оползни, но и выделяет огромное количество парниковых газов, усугубляя проблему.

Европейские Альпы: деградация вечной мерзлоты и скальные водопады

Альпы прогреваются быстрее среднемирового, что приводит к повсеместной деградации вечной мерзлоты. В Швейцарии и Австрии чаще стали встречаться скальные оползни и глубоко залегающие оползни, особенно на высоких высотах. В 2019 году массивный скальный водопад возле массива Монблан отправил миллионы тонн скал к итальянской границе, едва не пропустив город. Обрушение ледника на Мармоладе в итальянских Доломитах в 2022 году было приписано сочетанию потепления и таяния вечной мерзлоты. Эти события представляют серьёзные риски для горного туризма, транспортных коридоров и гидроэлектрической инфраструктуры.

Стратегии смягчения последствий и адаптации

Для решения проблемы растущей угрозы оползней, вызванных изменением климата, необходим многосторонний подход, сочетающий в себе инженерные разработки, политику, готовность общин и сокращение выбросов.

Инженерные и структурные меры

Традиционные методы стабилизации склонов остаются важными. К ним относятся удержание стен, каменных болтов, дренажных систем для снижения давления поровых вод и забивания почв. В районах с высоким риском контрольные плотины и мусорные бассейны могут захватывать осадочные породы и защищать общины, расположенные ниже по течению. Однако, поскольку изменение климата вытесняет экологические условия за пределы исторических норм, эти структуры, возможно, необходимо перепроектировать для более экстремальных нагрузок. Инновации в геосинтетических материалах и биоинженерии - использование растительности для укрепления склонов - предлагают экономически эффективные альтернативы, особенно в развивающихся странах.

Системы раннего предупреждения и мониторинга

Достижения в области дистанционного зондирования, спутниковых снимков и наземных датчиков значительно улучшили мониторинг оползней. Дождевые датчики в реальном времени, наклонные датчики и датчики влажности почвы могут обнаруживать ранние признаки сбоя склона. В Японии общенациональная система раннего предупреждения о оползнях использует пороги осадков и данные индекса почвенной воды для выдачи оповещений общественности. Аналогичные системы развертываются в Непале, Гонконге и некоторых частях Европы. Модели машинного обучения, которые сочетают прогнозы погоды с данными о стабильности склона, также становятся мощными инструментами. Однако ранние предупреждения эффективны только в том случае, если они быстро достигают уязвимых групп населения и сопровождаются четкими планами эвакуации.

Планирование и политика землепользования

Одним из наиболее экономически эффективных способов снижения риска оползней является недопущение строительства в зонах повышенной опасности. Местные органы власти могут осуществлять правила зонирования, ограничивающие развитие на крутых склонах, вблизи активных линий разломов или в районах с историей оползней. Строительные кодексы могут требовать инженерных фундаментов и дренажа для сооружений в районах умеренного риска. Во многих развивающихся странах неформальные поселения не имеют такого регулирования, что делает переезды политически сложными, но необходимыми. Картирование опасности оползней, обновленное с учетом сценариев изменения климата, должно направлять городское планирование и инвестиции в инфраструктуру.

Экосистемная адаптация

Восстановление и защита природных экосистем могут буферизовать склоны от оползней. Леса стабилизируют почву, медленный сток и перехват осадков. В обезлесенных горных районах лесовосстановление с местными видами может снизить риск мелководных оползней в течение нескольких десятилетий. В Непале программы лесовосстановления под руководством общин показали измеримый успех в снижении частоты оползней во время муссонов. Аналогичным образом, сохранение водно-болотных угодий и мангровых зарослей в прибрежных зонах может уменьшить эрозию и отказ склона. Эти природные решения также обеспечивают сопутствующие выгоды, такие как поглощение углерода, сохранение биоразнообразия и улучшение качества воды.

Готовность и образование сообщества

На местном уровне повышение осведомленности о рисках оползней и поощрение мониторинга под руководством общин могут спасти жизни. Простые действия, такие как распознавание предупреждающих знаков (трещины на дорогах, наклон деревьев, новые источники) могут ускорить раннюю эвакуацию. Программы страхования, которые поощряют усилия по снижению риска, также могут стимулировать домашние хозяйства к модернизации структур или переселению. Во многих общинах знания коренных народов о местной местности и погодных условиях дают ценную информацию, которая дополняет научные данные. Интеграция традиционной практики с современными технологиями повышает устойчивость.

Сокращение выбросов парниковых газов

Смягчение первопричины изменения климата является единственным долгосрочным решением. Даже при агрессивной адаптации частота и тяжесть оползней будут продолжать расти до тех пор, пока глобальные температуры увеличиваются. Переход на возобновляемые источники энергии, повышение энергоэффективности и защита богатых углеродом экосистем имеют важное значение. Цели, установленные Парижским соглашением, - ограничение глобального потепления на 1,5 ° C выше доиндустриального уровня - остаются эталоном. Каждая доля степени потепления, которой удалось избежать, снижает риск запуска самых опасных циклов обратной связи, включая оттепель вечной мерзлоты и ледниковый коллапс.

Вывод: Призыв к активным действиям

Доказательства очевидны: изменение климата усиливает опасность оползней во всем мире. От таяния вечной мерзлоты Аляски до обветшалых горных склонов Калифорнии, от муссонных Гималаев до потепления Альп, оползни становятся все более частыми, более серьезными и более опасными. Человеческие и экономические издержки растут, и уязвимые сообщества несут основную тяжесть. Тем не менее, связи между изменением климата и оползнями хорошо понятны, и существуют проверенные стратегии смягчения последствий. Необходимо политическая воля, инвестиции и сотрудничество через границы и дисциплины. Интегрируя науку о климате в планирование землепользования, расширяя системы раннего предупреждения, восстанавливая естественную защиту и, самое главное, сокращая выбросы, мы можем ограничить будущий ущерб и защитить жизни. Время действовать сейчас - до следующего сильного дождя, следующей оттепели или следующего лесного пожара превращает уязвимый склон в катастрофу.