Изменение климата приводит к более неустойчивому характеру осадков по всему миру — очень сухие участки, перемежающиеся штормами, которые за короткий промежуток времени обрушивают большое количество дождя или снега. В то время как более влажные и сухие периоды могут иметь определенные последствия, которые легко предсказать, например, на уровне воды в озерах и реках, недавнее исследование, посвященное Калифорнии, показывает, что они могут повлиять на медленно движущиеся оползни непредвиденным образом.

Исследователи ожидали, что медленно движущиеся оползни - когда земля сползает с холма всего на несколько дюймов в год — в сухой Южной Калифорнии будут вести себя иначе, чем в дождливой Северной Калифорнии, когда подвергаются воздействию сильных осадков и засухи. Но это было не так. Авторы исследования обнаружили, что оползни в более влажных и сухих регионах Калифорнии проявляли схожую чувствительность к экстремальным осадкам, перемещаясь в среднем быстрее и дальше вниз по склону в дождливые периоды по сравнению с засушливыми годами.

Вода вызывает оползни, и знание того, как оползни реагируют на рекордную засуху или экстремальные осадки, может помочь исследователям лучше предсказать их будущее поведение, в том числе, может ли какой-либо из них обрушиться или катастрофически провалиться. Общая цель состоит в том, чтобы разработать общегосударственный реестр поведения оползней, который будет информировать сеть мониторинга. Хотя медленно движущиеся оползни не обязательно представляют непосредственную опасность для людей или инфраструктуры, со временем они могут повредить такие объекты, как дороги и здания. А в некоторых случаях они могут внезапно обрушиться, что и произошло с оползнем Мад-Крик близ Биг-Сура в 2017 году.

"Я думал, что результаты будут сильно отличаться в Северной и Южной Калифорнии", - сказал Александр Хандвергер, специалист по оползням из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии и ведущий автор исследования, которое недавно было опубликовано в Geophysical Research Letters. Его работа до этой статьи была сосредоточена на оползнях в Северной Калифорнии, поэтому он не был уверен, что увидит, когда посмотрит на более сухие районы штата.

Удивительное поведение

В Калифорнии происходит более 650 медленно движущихся оползней, и Хандвергер и его коллеги сосредоточились на 247 медленно движущихся оползнях со средней площадью 0,2 квадратных мили (0,5 квадратных километра). Затем они проанализировали подмножество из 38, которые различались по количеству выпавших осадков, типам пород, из которых они были сделаны, условиям, в которых они происходили (прибрежные или внутренние), и находились ли они в развитых или неосвоенных районах. Исследователи изучили, как эти оползни вели себя с 2015 по 2020 год, период с широкими колебаниями количества осадков: в то время как 2017 год был вторым самым влажным годом за всю историю наблюдений в некоторых частях Калифорнии, 2015 и 2016 годы были исключительно засушливыми.

Они получили информацию о движении оползня, используя данные, собранные спутниками ЕКА (Европейское космическое агентство) Sentinel-1. Измерения были автоматически обработаны в карты, показывающие движение суши, в рамках проекта Центра по изучению опасных природных явлений JPL-Caltech Advanced Rapid Imaging and Analysis (ARIA). (Калифорнийский технологический институт в Пасадене управляет JPL для НАСА.)

Исследователи знали, что медленно движущиеся оползни в более влажных частях штата оставались довольно насыщенными в течение всего года. Они не ожидали обнаружить, что как уже затопленные оползни, так и их более сухие аналоги ускорялись и продвигались дальше вниз по склону в периоды дождей по сравнению с более сухими временами.

Прогнозирование будущего

Лучшее понимание того, почему оползни так реагируют на осадки или засуху, может помочь исследователям предсказать будущие события, подобные оползню в Мад-Крик. Он рухнул во время очень дождливого для Калифорнии года, когда подобных оползней не было. "Мы пытаемся понять, почему это происходит", - сказал Хандвергер.

Лучшее понимание поведения оползней могло бы позволить сети мониторинга, которая предоставляет оповещения местным и государственным чиновникам, а также исследователям, следить за оползнем или группой оползней, которые начали действовать по-другому. Это также могло бы помочь в создании системы предупреждения для сообществ, находящихся в опасности из-за оползня, а также повлиять на планирование, связанное с развитием и инфраструктурой.

Ключом к такой сети мониторинга является способность проводить крупномасштабные, детальные исследования. И это стало возможным благодаря достижениям в области спутниковых технологий, которые позволили космическим аппаратам, таким как Sentinel-1, предоставлять более частые и точные данные об изменениях земной поверхности на больших площадях. Предстоящие миссии, такие как NISAR (сокращение от спутника радара с синтетической апертурой НАСА-Индийской организации космических исследований), будут отслеживать изменения на поверхности Земли, используя другую частоту радара, который может лучше "видеть" сквозь растительность по сравнению с Sentinel-1. Как и в случае с этой миссией, NISAR сделает свои данные общедоступными.

Трудоемкий анализ с большим объемом данных также становится проще выполнять благодаря таким проектам, как ARIA и предстоящему проекту OPERA, спонсируемому НАСА (или Продукты для наблюдений для конечных пользователей из Анализа дистанционного зондирования). OPERA, управляемая JPL, будет использовать измерения, полученные в ходе таких миссий, как Sentinel-1 и NISAR, для получения данных, показывающих изменения на поверхности Земли. Эти продукты позволят руководителям ресурсов, федеральным агентствам и исследователям — среди прочих — провести подробные измерения большей части Северной и Центральной Америки, избавив от необходимости тратить время на обработку данных в формате, подходящем для анализа и принятия решений.