Κατολίσθηση 68 εκατομμυρίων τόνων στην Αλάσκα: Όρος LaPerouse

Από RemoteSensing Wiki

Original Title: 68 Million Ton Landslide In Alaska: Mount La Perouse

Author: Laura Nielsen - Date: March 4th, 2014

Πηγή: https://frontierscientists.com/2014/03/landslide-in-alaska-mount-la-perouse/

16 Φεβρουαρίου 2014 – Μια τρομερή βοή ήχησε κάπου στην περιοχή του Εθνικού Πάρκου και Καταφυγίου Glacier Bay στην απομακρυσμένη νοτιοανατολική Αλάσκα. Πέτρες και φερτές ύλες, σε ένα μεγάλο τμήμα του όρους LaPerouse, ξαφνικά υπέκυψαν στη βαρύτητα καθώς μια από τις σχεδόν κάθετες πλαγιές του όρους κατέρρευσε. Η κολοσσιαία κατολίσθηση μετέφερε κατ’ εκτίμηση 68 εκατομμύρια μετρικούς τόνους προς τα κάτω στο όρος LaPerouse. Βράχοι, χώμα, χιόνι και πάγος αναμείχθηκαν και κύλησαν, κάποια από αυτά παρασυρόμενα για σχεδόν 4,6 μίλια [7,4 χιλιόμετρα] απ’ το σημείο που ξεκίνησε η κατολίσθηση.

Πόσο μεγάλη ήταν; 100 εκατομμύρια τόνους [1011 κιλά] περίπου ζυγίζουν όλα μαζί τα αυτοκίνητα στις Ηνωμένες Πολιτείες, έτσι 68 εκατομμύρια τόνοι είναι πάνω από το μισό του βάρους όλων των αυτοκινήτων των ΗΠΑ. Η κατολίσθηση κύλησε προς τα νοτιοανατολικά, σε ορισμένα σημεία εναποθέτοντας βράχους, πάγο και ιζήματα σε ένα στρώμα 40 πόδια [12 μέτρα] βαθύ, σχεδόν το ύψος ενός πενταώροφου κτηρίου.

Η κατολίσθηση μπορεί να ήταν πολύ μακριά για μάρτυρες, αλλά η ανατάραξη όλων αυτών των τόνων φερτών υλών που ταξιδεύουν βίαια προς τα κάτω σε μια ορεινή πλαγιά ήταν σίγουρα αισθητή. Αλλού, οι σεισμογράφοι (συσκευές που χρησιμοποιούνται για την καταγραφή της κίνησης ή της ανατάραξης του εδάφους) κατέγραψαν τις βοές που προέκυψαν από την κατολίσθηση στο όρος LaPerouse. Οι μετρήσεις έδειξαν το ιστορικό μιας τεράστιας φυσικής κατολίσθησης.

Ανίχνευση μιας κατολίσθησης

Οι σεισμικοί αισθητήρες συνήθως χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση σεισμών, αλλά τα δεδομένα τους είναι επίσης χρήσιμα για την επισήμανση κατολισθήσεων. Οι Colin Stark, Göran Ekström κα ιClément Hibertτ ου Παρατηρητηρίου Γης Lamont-Doherty του Πανεπιστημίου Κολούμπια ερμήνευσαν τα σεισμικά δεδομένα της 16ης Φεβρουαρίου. Η εργασία τους έδειξε ότι μια κατολίσθηση μεγάλης κλίμακας είχε συμβεί στη νοτιοανατολική Αλάσκα κοντά στο Εθνικό Πάρκο και καταφύγιο GlacierBay.

Μοιράστηκαν τις πληροφορίες με τον Dave Petley, Καθηγητή Επικινδυνότητας και Κινδύνου του Τμήματος Γεωγραφίας στο Πανεπιστήμιο του Durham. Το blog του, το Landslide Blog, εμφανίζεται στη Blogosphere της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης. Το Landslide Blog μετέδωσε πρώτο την είδηση ότι μια κατολίσθηση είχε χτυπήσει την Αλάσκα στις 16 Φεβρουαρίου.

Απεικόνιση μιας κατολίσθησης

Μετά τον υπολογισμό των ανεπεξέργαστων συντεταγμένων με τη χρήση σεισμικών ενδείξεων, ο πιλότος ελικοπτέρων Drake Olson εντόπισε οπτικά την κατολίσθηση στις 22 Φεβρουαρίου. Η προσομοιωμένη θέση της κατολίσθησης σημειώθηκε κάπου στην περιοχή των συντεταγμένων 58,68, -137,37 και ο Drake Olson εντόπισε την ολίσθηση των φερτών υλών στις 58,542, -137,01. Η κατάρρευση συνέβη ψηλά στην πλαγιά του όρους LaPerouse στα 3000 μέτρα υψόμετρο και οι φερτές ύλες απο κάτω είχαν ήδη αρχίσει να μαζεύουν ένα λεπτό στρώμα χιονιού.

Ο Drake Olson τράβηξε αεροφωτογραφίες καθώς και κοντινές φωτογραφίες. Αυτές οι εικόνες βοήθησαν τον Dave Petley του Landslide Blog να κάνει τεκμηριωμένες εκτιμήσεις σχετικά με τις μετρήσεις της κατολίσθησης και υλικά.

Στη συνέχεια, στις 23 Φεβρουαρίου ο Landsat 8 πέρασε απο πάνω, παίρνοντας δορυφορικές εικόνες της θέσης στην πλαγιά του όρους Mount LaPerouse. Το εκτενές και ανοικτό αρχείο Landsat επιτρέπει στους επιστήμονες να εξετάζουν εικόνες πριν και μετά από φυσικά φαινόμενα όπως οι κατολισθήσεις. Η κάλυψη της κατολίσθησης απ’ την ιστοσελίδα του Παρατηρητηρίου Γης της NASA διαθέτει μια διαδραστική των δύο τοπίων παρακάτω· σας επιτρέπει να σύρετε μια κάθετη γραμμή για να καλύψετε ή να αποκαλύψετε τις πριν και μετά εικόνες.

Απομακρυσμένα και χιονισμένα

Παρόλο που η συγκεκριμένη κατολίσθηση μετακίνησε περίπου 68 εκατομμύρια μετρικούς τόνους, χρειάστηκε ένας συνασπισμός κυνηγών κατολισθήσεων για να εντοπιστεί. Σε αυτή την περίπτωση ο Dave Petley σημείωσε ότι χωρίς τη συντονισμένη προσπάθεια το χιόνι θα μπορούσε να έχει καλύψει την κατολίσθηση του όρους πριν μπορέσουμε να τη δούμε.

Δεν είναι πάντοτε εύκολο να δει κανείς τις κατολισθήσεις. Πολλές συμβαίνουν σε μεγάλο υψόμετρο και σε τοποθεσίες τόσο απόκρημνες ή κρύες που ελάχιστοι ανθρώπινοι οικισμοί υπάρχουν σε κοντινή απόσταση. Γιγάντιες κατολισθήσεις όπως αυτή της 16ης Φεβρουαρίου μπορεί να περάσουν εντελώς απαρατήρητες.

Επειδή υπάρχουν τόσο λίγες άμεσες παρατηρήσεις, δεν έχουμε εδραιωμένη αντίληψη για την εξέλιξη των μεγάλων κατολισθήσεων. Τι προκαλεί τις καταστροφικές κατολισθήσεις; Πώς, ακριβώς, τα πετρώματα και τα άλλα υλικά σπάζουν, πέφτουν, ολισθαίνουν, αλληλεπιδρούν και κατρακυλούν; Πόσο γρήγορα κινούνται οι καταστροφικές κατολισθήσεις και τι καθορίζει την εξέλιξη των κινήσεών τους πριν τελικά οι φερτές ύλες καταλήξουν κάπου;

Όσο περισσότερα τα δεδομένα που μπορούμε να συλλέξουμε για τις μεγάλες κατολισθήσεις και όσο περισσότερες οι εκδηλώσεις κατολισθήσεων που μπορούμε να καταγράψουμε, τόσο μεγαλύτερη είναι η γνώση και η ετοιμότητά μας όταν πρόκειται για καταστροφικές κατολισθήσεις.

Σεισμικά δίκτυα

Σεισμογράφοι και σεισμόμετρα έχουν εγκατασταθεί σε όλο τον κόσμο, κυρίως για τη μέτρηση της κίνησης του εδάφους που συμβαίνει κατά τη διάρκεια ενός σεισμού. Ως εκ τούτου, ένα παγκόσμιο δίκτυο οργάνων σεισμικής παρακολούθησης είναι διαθέσιμο και παρέχει δεδομένα σχετικά με την ανατάραξη της γης από πολλές διαφορετικές τοποθεσίες.

Τα σεισμόμετρα καταγράφουν δονήσεις που ταξιδεύουν μέσω του φλοιού της Γης λόγω της κίνησης των τεκτονικών πλακών, κινούμενων πετρωμάτων ή πάγων ή φερτών υλών, ακόμη και ρέοντος μάγματος. Τα σεισμικά δεδομένα μπορούν να ανιχνεύουν πολύ μεγάλες κατολισθήσεις επειδή οι κατολισθήσεις προκαλούν ανατάραξη του εδάφους. Οι δονήσεις του εδάφους καταγράφονται από τα σεισμόμετρα ως κύματα. Ενώ οι σεισμοί είναι πιο πιθανό να προκαλέσουν εξαιρετικά σύντομες εξάρσεις κυμάτων υψηλής συχνότητας, οι κατολισθήσεις παράγουν πιο συχνά μακρά κύματα χαμηλής συχνότητας. Κατά τη διάρκεια μιας κατολίσθησης, η μάζα των φερτών υλών που πέφτουν, ανατρέπονται και κατρακυλούν, συνθλίβεται πάνω στο έδαφος, επιταχύνοντας και επιβραδύνοντας, δημιουργώντας ένα σταθερό κυματιστό σεισμικό σήμα που μπορεί να διαρκέσει κάποια λεπτά.

Το 2013 ο γεωφυσικός Colin Stark και ο σεισμολόγος Göran Ekström, και οι δύο του Παρατηρητηρίου Γης Lamont-Doherty του Πανεπιστημίου Κολούμπια, δημοσίευσαν μια εργασία προτείνοντας μια νέα μέθοδο χρήσης των σεισμικών δεδομένων για την ανίχνευση καταστροφικών κατολισθήσεων. Η εργασία είχε τίτλο «Απλή Κλιμάκωση της Δυναμικής των Καταστροφικών Κατολισθήσεων» και δημοσιεύτηκε στον Τόμο 339 του Science. «Είναι ιδιαίτερα σημαντικό να παρακολουθούμε τις καταστροφικές κατολισθήσεις – γρήγορα κινούμενες ολισθήσεις που αφορούν πάνω από ένα εκατομμύριο τόνους φερτές ύλες», πιστεύει ο Stark. «Αυτές είναι οι πιο επικίνδυνες κατολισθήσεις, αλλά συχνά περνούν απαρατήρητες».

Η μέθοδός τους, Global Centroid-Moment Tensor Project [το Έργο Καθολικός Τανυστής Κέντρου Βάρους-Ροπής], αναλύει συστηματικά τις σεισμικές ενδείξεις. Εξετάζει προσεκτικά κύματα χαμηλής συχνότητας. Αν ένα σεισμικό γεγονός παράγει κύματα χαμηλής συχνότητας αλλά όχι υψηλής, τότε είναι πιθανό να είναι κατολίσθηση και όχι σεισμός.

Η μέθοδος χρησιμοποιεί ένα αναλυτικό μοντέλο, ένας εξαιρετικά πολύπλοκος αλγόριθμος που εκτελείται από υπερυπολογιστή, για την αξιολόγηση ενδείξεων χαμηλής συχνότητας που έχουν που έχουν συλλεχθεί από την παγκόσμιο δίκτυο σεισμικής παρακολούθησης. Αυτό είναι σημαντικό επειδή είναι αυτοματοποιημένο: ένα ταχύ εργαλείο ανίχνευσης εξετάζει προσεκτικά τα δεδομένα και επισημαίνει κάθε σήμα ενδεικτικό μιας σημαντικής εκδήλωσης κατολίσθησης. Το εργαλείο ανίχνευσης Global Centroid-Moment Tensor Project είναι αυτό που βοήθησε τους ερευνητέW στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια να ανιχνεύσουν την κατολίσθηση που συνέβη στην Αλάσκα στις 16 Φεβρουαρίου.

Κρυμμένα στο σήμα

Αυτές οι σεισμογραφικές μετρήσεις μπορούν να μας πουν αρκετά για τις κατολισθήσεις. Η μέθοδος των Stark και Ekström όχι μόνο ανιχνεύει κατολισθήσεις, αλλά δίνει και στους επιστήμονες τη δυνατότητα να αποκτήσουν γνώσεις σχετικά με τα χαρακτηριστικά τους.

Το «σεισμικό αποτύπωμα» μιας μεγάλης κατολίσθησης που συλλέγεται από πολλαπλά σεισμόμετρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υπολογισθεί: ο χρόνος που συνέβη μια κατολίσθηση, η κατεύθυνσή της και το μέγεθος της κατολίσθησης.

Ο Ekström δήλωσε, «Οι δονήσεις στη Γη στην πραγματικότητα καταγράφουν ποιες είναι αυτές οι δυνάμεις. Δεν είμαστε τυφλοί απέναντί τους. Ελπίζουμε ότι θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τις κατολισθήσεις και να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη γνώση για να προβλέψουμε πού και πώς θα συμβούν».

Ενώ τα σεισμικά δεδομένα μπορούν να μας πουν πολλά, οι ενδείξεις από το παγκόσμιο σεισμομετρικό δίκτυο δεν μπορούν να εντοπίσουν με ακρίβεια τη θέση μιας κατολίσθησης. Μέχρι στιγμής μπορούν να δώσουν μόνο ένα φάσμα τόσο μικρό όσο 10 τετραγωνικά μίλια [25 τετραγωνικά χιλιόμετρα] ή τόσο μεγάλο όσο 40 τετραγωνικά μίλια [100 τετραγωνικά χιλιόμετρα], ανάλογα με τα διαθέσιμα δεδομένα.

Η κατολίσθηση πρέπει να βρεθεί. Οι δορυφορικές εικόνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να επιβεβαιωθεί ότι το καταγεγραμμένο φαινόμενο ήταν όντως κατολίσθηση. Είναι επίσης σημαντικό να ληφθούν οπτικά δεδομένα επειδή οι επιστήμονες, όταν συνδυάζουν τα σεισμικά δεδομένα με δορυφορικές εικόνες, μπορούν να μάθουν περισσότερα. Και με τα δύο μπορούν να υπολογίσουν τη μάζα των φερτών υλών που έπεσαν και το μήκος της διαδρομής της κατολίσθησης, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περαιτέρω υπολογισμούς: δεδομένα τροχιάς, ταχύτητας και επιτάχυνσης. Στο σύνολό τους, όλες αυτές οι πληροφορίες επιτρέπουν στους ερευνητές να δημιουργήσουν προσομοιώσεις κατολισθήσεων.

Τα δεδομένα μπορούν ακόμα και να αποκαλύψουν πάνω από τι έδαφος πέρασαν οι φερτές ύλες· οι κατολισθήσεις που κινούνται πάνω σε πάγο μπορούν να ολισθήσουν κατά μήκος της λείας επιφάνειας, διανύοντας μεγάλη απόσταση. Ο πάγος αμβλύνει προσωρινά το σεισμικό σήμα, ενεργώντας ως μονωτής, και στη συνέχεια οι δονήσεις επανεμφανίζονται ενισχυμένες καθώς οι φερτές ύλες χτυπούν βίαια στην πετρώδη γη για άλλη μια φορά. Δουλεύοντας με δορυφόρους

Η μέθοδος ανίχνευσης κατολισθήσεων εξαρτάται απ’ την αλληλεπίδραση με δορυφορικές εικόνες για την επιβεβαίωση της εμφάνισης μιας κατολίσθησης και την παροχή περισσότερων δεδομένων. Ευτυχώς, ζούμε σε μια εποχή με εκπληκτικές δορυφορικές δυνατότητες.

Οι Landsat 7 και Landsat 8 είναι διαστημικά σκάφη παρατήρησης της Γης· κάθε ένα περιστρέφεται γύρω απ’ τη Γη μία φορά κάθε 99 λεπτά και καλύπτουν την ίδια διαδρομή κάθε 16 ημέρες. Συνεργαζόμενοι, οι δύο δορυφόροι απεικονίζουν κάθε περιοχή στη Γη κάθε 8 ημέρες. «Το σύστημα αποδίδει πάνω από 500 σκηνές ή εικόνες Landsat ανά ημέρα στο 41 ετών ελεύθερο και ανοικτό αρχείο δεδομένων Landsat που διατηρείται απ’ το Τμήμα Γεωλογικής Επισκόπησης των ΗΠΑ», ανέφερε ο Jim Irons, επιστήμονας του έργου Landsat 8 στη NASA Goddard. Η Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος (NASA) και το Τμήμα Γεωλογικής Επισκόπησης των ΗΠΑ (USGS) εργάζονται από κοινού για την πρωτοβουλία Landsat. Ο Ironsπρόσθεσε: «Το πρόγραμμα Landsat ωφέλησε την οικονομία των ΗΠΑ κατά 1,79 εκατομμύρια δολάρια το 2011. Είμαι βέβαιος ότι το Landsat 8, με την άριστη απόδοσή του, θα αυξήσει την ετήσια απόδοση των επενδύσεων τόσο από την άποψη της οικονομίας όσο και από την άποψη της επιστημονικής απόδοσης από αναλύσεις των εξαιρετικών δεδομένων που λαμβάνουμε».

Μόλις ο αυτοματοποιημένος αλγόριθμος υπολογιστή σημείωσε μια πιθανή κατολίσθηση στη νοτιοανατολική Αλάσκα στις 16 Φεβρουαρίου, ο Stark ενημέρωσε το προσωπικό της NASAκαι ζήτησε τη λήψη εικόνων υψηλότερης ανάλυσης. Το Operational LandImager επί του δορυφόρου Landsat 8 της NASA τράβηξε τη φωτογραφία που μπορείτε να δείτε στην αρχή του άρθρου.

Η σεισμική ανάλυση των Stark και Ekström ενώνει πληροφορίες από τις εικόνες πριν και μετά σε μια προσπάθεια να κατανοηθεί και μοντελοποιηθεί η κίνηση της κατολίσθησης.

Ανίχνευση ιστορικών κατολισθήσεων

Συνεχώς επιδιώκουμε να κατανοήσουμε καλύτερα τον τρόπο που συμπεριφέρονται οι κατολισθήσεις. Οι Stark και Ekström έχουν εφαρμόσει την τεχνική τους και σε ιστορικά δεδομένα, αναλύοντας παλαιά σεισμογραφικά στοιχεία. Η καινοτόμος προσέγγισή τους μπόρεσε να ανιχνεύσει περίπου 29 μεγάλες κατολισθήσεις που συνέβησαν μεταξύ 1980 και 2012, οι οποίες δεν είχαν καταγραφεί στα τυποποιημένα συστήματα παρακολούθησης σεισμών. Και το σημαντικότερο: σε ορισμένες περιπτώσεις ενδέχεται να έχουν μάθει περισσότερες πληροφορίες για ιστορικές κατολισθήσεις με τη χρήση της νέας μεθοδολογίας τους από όσες είχαν καταγραφεί προηγουμένως.

Σημαντικά πλεονεκτήματα

«Υπάρχουν περιοχές που έχουν πολλές κατολισθήσεις, όπως τα Ιμαλάια και το HinduKush, όπου θα ήταν χρήσιμο να γνωρίζουμε πότε συνέβησαν τα γεγονότα πάνω στα βουνά», δήλωσε ο Ekström. Ακόμα κι αν μια κατολίσθηση δεν πλήξει κάποια κατοικημένη περιοχή, οι κατολισθήσεις ψηλά στα βουνά ή σε απομακρυσμένες περιοχές μπορούν να προκαλέσουν επικίνδυνες πλημμύρες, φράζοντας προσωρινά κάποιον πλωτό δίαυλο. Μόλις το νερό συσσωρευτεί μπορεί να σπάσει το φράγμα φερτών υλών, ορμώντας βίαια προς τα κάτω προς κατοικημένες περιοχές.

Το αυτοματοποιημένο σύστημα ανίχνευσης μας παρέχει ένα εργαλείο· γνωρίζουμε καλύτερα πού να ψάξουμε για κατολισθήσεις. Η έγκαιρη ανίχνευση και η προειδοποίηση μπορεί να δώσει στις κοινότητες χρόνο για να απομακρυνθούν. Επίσης, οι πολεοδόμοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις πληροφορίες σχετικά με τις περιοχές υψηλού κινδύνου και τη δυναμική των κατολισθήσεων για την άσκηση μείωσης του φυσικού κινδύνου και διαχείρισης των καταστροφών.

«Νομίζαμε ότι ήταν αρκετά σπάνιες», είπε ο Dave Petley για τις μεγάλες κατολισθήσεις, «αλλά μάλλον μας διαφεύγανε στο παρελθόν». Σε ένα συνηθισμένο έτος μπορεί να συμβούν και έξι καταστροφικές κατολισθήσεις–εκτός απ’ τους μεγάλους σεισμούς που μπορούν να προκαλέσουν πολλαπλές κατολισθήσεις. Αυξανόμενες θερμοκρασίες;

Η κατολίσθηση του όρους LaPerouse στις 16 Φεβρουαρίου 2014 αφορούσε την κατάρρευση μιας τεράστιας πλαγιάς του βουνού.

Ο Lewis Sharman, οικολόγος στην Υπηρεσία Πάρκων του Glacier Bay, είπε στον Kurt Repanshek του National Parks Traveler πως οι γεωμορφολόγοι προβλέπουν ότι οι κατολισθήσεις «γίνονται λίγο πιο συχνές καθώς έχουμε θερμότερες από το συνηθισμένο θερμοκρασίες, έχουμε περισσότερες εκδηλώσεις τήξης και οι παγετώνες και τα επιφανειακά ιζήματα γλιστρούν καλύτερα στην επιφάνεια του εδάφους σε υψόμετρο».

Ο Colin Stark ανέφερε το 2013: «Οι περισσότερες από τις μεγάλες κατολισθήσεις που έχω εργαστεί στην Αλάσκα απ’ το 1999 μέχρι σήμερα ήταν θερινές κατολισθήσεις με νότιο προσανατολισμό». Πρόσθεσε ότι «μια κατολίσθηση του 2013 κατά πάσα πιθανότητα προκλήθηκε από παρατεταμένη αυξημένη θερμοκρασία κατά τη διάρκεια της ημέρας και προοδευτική τήξη των μόνιμα παγωμένων πετρωμάτων».

Μπορεί οι ασυνήθιστα υψηλές θερμοκρασίες στην Αλάσκα αυτόν το χειμώνα να έδωσαν ώθηση στην κατολίσθηση του 2014 στο όρος LaPerouse.