Чувствительность оползней к осадкам оказалась выше в городах

Моделирование позволило американским геоморфологам определить, что урбанизированные районы более чувствительны к оползневым процессам при увеличении уровня осадков, чем сельские. Ранее эти выводы были основаны лишь на качественных оценках и впервые выполнены на количественных данных с помощью моделирования. Исследование опубликовано в Geophysical Reserch Letters и вносит весомый вклад в принятие решений о развитии территорий, а также в оценку опасностей и расчеты рисков.

Оползни относятся к числу наиболее разрушительных и дорогостоящих стихийных бедствий, ежегодно уносящих сотни жизней в различных точках Земли. Ущерб от оползней исчисляется миллиардами долларов, поэтому изучение дестабилизации склонов является важным и актуальным направлением развития геоморфологии и геофизики. NASA ведет открытую инвентаризацию оползней по всему миру, в базе данных ежегодно фиксируются тысячи новых записей.

Одна из причин активизации оползня — резкое увеличение количества осадков. Поэтому изучение этой взаимосвязи важно для понимания процесса оползня и для оценки влияния климата на разрушение склонов.

Группа авторов под руководством Элизабет К. Джонстон (Elizabeth C. Johnston) из Стенфордского университета выполнила первую количественную оценку влияния осадков на опасность оползней в урбанизированных и неурбанизированных районах. Для исследования была выбрана территория всего Тихоокеанского побережья США, поскольку здесь есть как крупные города (Лос-Анжелес, Сан-Франциско и другие), так и малонаселенная сельская местность. Помимо различных типов землепользования, здесь четко выражен пространственный градиент осадков.

Регион Тихоокеанского побережья США: (A) Пространственное распределение типов землепользования. (B) Общее количество оползней, произошедших в период с 2010 по 2017 год с шагом в 5 километров. (C) Пространственное распределение средних суточных осадков за все дни периода 2010 – 2017 годов

Авторы применили метод панельной регрессии с фиксированными эффектами — эконометрический подход, который все чаще применяется для ответов на причинно-следственные вопросы о взаимосвязанной системе человек-природа. Метод позволил вычленить показатель влияния осадков среди других возможных факторов влияния на развитие оползней в каждом из типов классификации землепользования.

В основу расчетной модели легли цифровая GIS-модель рельефа, данные по типу землепользования по переписи населения США 2010 года, данные по ежедневным осадкам от Климатической группы PRISM, данные по оползням за 2010–2017 годы из вышеупомянутой базы NASA, причиной которых стали осадки.

Авторы проанализировали все случаи оползней и осадков в период с 2010 по 2017 годы — более 150 миллионов точек данных. Чтобы учесть потенциальные задержки в реагировании оползней на осадки, авторы также рассматривали 10-дневные и 30-дневные периоды накопления осадков в дополнение к суточным. Такой подход помог учесть те случаи, когда оползень произошел за счет постепенного обводнения при длительных или частых дождях.

Региональное влияние суточного накопления осадков на опасность оползней в различных типах землепользования: (А) Распределение накопления осадков до наблюдаемых оползней. (B) Чувствительность опасности оползней к однодневному, 10-дневному и 30-дневному периодам накопления осадков. (C) Чувствительность с увеличением расстояния от городского следа

Модель показала, что на урбанизированных территориях плотность вероятности оползней заметно выше, чем на сельских территориях. Закономерность верна как для суточного периода накопления осадков, так и для 10-дневного и 30-дневного периодов. При этом воздействие осадков на вероятность оползня в сельской местности уменьшается с увеличением расстояния от городского следа.

Чтобы проверить полученные данные, ученые выполнили расчеты для контрольного субрегиона — района залива Сан-Франциско. Результат вновь показал, что чувствительность оползней к осадкам в городах выше.

Контрольный анализ субрегиона — район залива Сан-Франциско

Учитывая, что треть населения мира живет в городах, исследование поможет в дальнейшем прогнозировании оползней и при принятии решений о развитии территорий.

В 2018 году мы рассказывали, как американские исследователи из NASA разработали модель, которая на основании данных об осадках за последнюю неделю формирует краткосрочный прогноз вероятности оползней.