Повышение уровня моря обвинили в разрушительных авульсиях в дельтах рек
Jesse Allen, NASA / Wikimedia Commons
Ученые выяснили, что при дальнейшем повышении уровня моря все чаще будут происходить авульсии — сдвиги русел рек, которые нередко сопровождаются разрушительными наводнениями. По данным исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences, при дальнейшем повышении уровня экосистемы в низовьях рек подвергнутся высокому риску разрушения из-за авульсий, но темпы этого процесса можно снизить за счет инженерного углубления бассейнов рек и удлинения их отростков в дельтах.
Множество крупных городов и продуктивных экосистем, от которых зависят глобальный углеродный цикл и экономическое процветание целых стран, находится в дельтах рек. Уже известно, что повышение уровня моря несет для таких ландшафтов большую опасность, а геоморфологи высказывались о том, что скорость формирования наносов из речных отложений осадков в низовьях не успевает за все прибывающей водой. Однако, появились предположения, что повышение уровня моря может и косвенно способствовать разрушению дельт, провоцируя развитие авульсий.
Авульсия, или блуждание дельты — сдвиг русла реки, который происходит в естественных условиях в некоторых дельтах с периодичностью приблизительно раз в 10-1000 лет. Имеющиеся данные наблюдений противоречивы: авульсии в дельте Рейна и Мааса участились с начала голоцена, а в дельте реки Митчелл, напротив, стали происходить реже. Авульсии в прошлом были причиной разрушительных наводнений, и если они будут происходить чаще, то это может стать настоящей катастрофой для экосистем и миллионов людей, жизнь которых зависит от целостности дельтовых ландшафтов.
Ученые под руководством Остина Чедвика (Austin J. Chadwick) из Калифорнийского исследовательского института изучили влияние повышения уровня моря на дельты ряда рек, подверженных авульсиям: Параны, Дуная, Нила, Миссисипи, Ассинибойна, Рейна и Мааса, Магдалены, Ориноко, Амазонки, Роны, Хуанхэ, Брахмапутры, Гуз, Митчелл и Тринити. Для этого они использовали данные инструментальных наблюдений и метод квазидвумерного моделирования.
Соотнесение нормированной частоты авульсий с нормированным уровнем моря и скоростью его повышения. Черные полые кружочки и столбики ошибок показывают медиану, минимум и максимум. Белые ромбики соответствуют голоценовым авульсиям в природных дельтах, серые области— данным моделирования.
Austin J. Chadwick et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020.
Оказалось, что частота возникновения авульсий реагирует на повышение уровня моря нелинейно, так как во многом зависит от скорости подачи речных отложений, которые формируют наносы в дельте. Авторы исследования ввели безразмерный параметр σ*, который характеризует нормализованную относительную скорость повышения уровня моря. Они установили, что промежуток 10−4 < σ* <10−1 соответствует агградации — то есть приток осадка опережает затопление дельты морской водой. При 10−1 <σ* < 100 темпы агградации значительно снижаются и наблюдается равновесие, а при σ* > 100 относительная скорость повышения уровня моря начинает превосходить скорость аккумуляции осадков в дельте, что приводит к авульсиям и затоплению. Данные моделирования подтвердились наблюдениями за дельтами Дуная, Миссисипи, Рейна и Мааса, Ориноко, Параны и Хуанхэ — наводнения в низовьях этих рек соответствовали режиму σ* > 100.
Схема отклика дельты на относительный подъем уровня моря. Топографические профили показывают места осаждения отложений в начале авульсии в режимах с преобладанием агградации (A и B), равновесия (C) и с ограничением аккумуляции (D), соответствующие возрастающим темпам нормализованного относительного повышения уровня моря, σ*.
Austin J. Chadwick et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020.
Ученые пришли к выводу, что несмотря на важность поступления осадков из вод реки, авульсии чувствительны также и к непосредственному повышению уровня моря. Наступление морской воды приведет к учащению авульсий и разрушительным последствиям для местных экосистем, сельского хозяйства и жилых поселений. Они отметили, что в соответствии с уравнениями в их аналитической модели, хороший эффект могут дать гидроинженерные мероприятия: если увеличить глубину бассейна реки и длину «лепестков» в ее устье, то можно отсрочить наступление авульсий и затопление дельты.
Повышение уровня моря — одно из наиболее очевидных последствий глобального изменения климата, однако его оценки разбросаны в большом диапазоне. Недавний опрос ведущих мировых экспертов в области климата показал, что мнение ученых расходится с заявлениями политиков: по мнению климатологов, к 2100 году нас ждет среднее повышение уровня Мирового океана на 0,63-1,32 метра, в то время как межправительственные экспертные группы не озвучивали цифры выше 1,1 метра.
Марина Попова
