Внимание на наводнения в Лос-Анджелесе: Дождь на горельниках может вызвать разрушительные селевые потоки – геолог объясняет, как это происходит

Канал селевого потока на сильно обгоревшем водоразделе в Айдахо. Амирхоссейн Монтазери/Бойзский государственный университет, CC BY-ND

В то время как в Лос-Анджелесе начинается ликвидация последствий опустошительных лесных пожаров, городские власти и специалисты по чрезвычайным ситуациям обеспокоены тем, что может произойти дальше. Национальная метеорологическая служба выпустила предупреждение о внезапных наводнениях в регионе на четверг, 13 февраля 2025 года, когда прогнозируется самый сильный дождь из атмосферных рек.

Дождь на обгоревших склонах холмов может вызвать опасные наводнения и селевые потоки. Эти селевые потоки могут двигаться со скоростью товарного поезда, поднимая или разрушая все на своем пути. За один шторм они могут перенести тонны осадочных пород, как это произошло в Монтесито, расположенном на побережье Лос-Анджелеса, в 2018 году.

Что вызывает селевые потоки, которые иногда называют селями, и почему они так распространены и опасны после пожара? Я геолог, чьи исследования посвящены пирогеоморфологии, то есть тому, как огонь влияет на землю. Вот что мы знаем.

Как возникают селевые потоки

Когда сильные пожары сжигают склоны холмов, сильный жар от огня, иногда превышающий 1000 градусов по Фаренгейту (538 градусов по Цельсию), полностью уничтожает деревья, кустарники, траву и строения, оставляя после себя лунный пейзаж из серого пепла. Мало того, жар огня сжигает и повреждает почву, создавая водоотталкивающий, или гидрофобный, слой.

То, что когда-то было покрытым растительностью склоном холма, с листьями и деревьями, задерживающими дождь, и губчатой почвой, впитывающей воду, превращается в бесплодный ландшафт, покрытый пеплом и выжженной почвой, в которую не может впитаться вода.

Подстилка: органический материал, такой как хвоя, листья, трава, щетка, кора.
Водоотталкивающие почвы: когда органические материалы, такие как деревья, растения и подстилка, горят с высокой интенсивностью, водоотталкивающие соединения испаряются и конденсируются на более холодных слоях почвы, что не позволяет впитывать воду.

Иллюстрации показывают, как огонь может изменить почву и ландшафт. Национальная метеорологическая служба

Когда дождь все же выпадает на такую выжженную территорию, вода смешивается с пеплом, камнями и отложениями, образуя суспензию. Эта взвесь мусора стекает вниз по склону в небольшие овраги, образуемые ручьями, которые затем сходятся и образуют все большие и большие речки, создавая поток осадка, воды и мусора, устремляющийся вниз по склону. Все эти обломки и вода могут превратить небольшие ручьи и обычно сухие овраги в опасную зону.

Из-за высокой концентрации осадочных пород, особенно при наличии большого количества пепла и глины, селевые потоки больше похожи на суспензию мокрого цемента, чем на обычный ручей. Эта жидкость может подхватывать и быстро перемещать вниз по склону крупные валуны, автомобили, деревья и другие обломки.

Пожарный идет по колено в грязи, проверяя наличие пострадавших после схода селевого потока в Монтесито, Калифорния, в январе 2018 года. Wally Skalij/Los Angeles Times via Getty Images

В январе 2018 года, через несколько недель после того, как пожар Томас пронесся по холмам над Монтесито, ураган вызвал селевые потоки, которые убили 23 человека и повредили не менее 400 домов.

Что влияет на размер и время возникновения селевых потоков

География местности, интенсивность горения, сила шторма и характеристики почвы – все это играет важную роль в том, когда и где возникают селевые потоки.

Ученые Геологической службы США, занимающиеся изучением пожаров и селевых потоков, используют эти переменные для создания моделей, предсказывающих вероятность и возможную опасность селевых потоков после пожара. Они уже разрабатывают карты, которые помогут жителям, специалистам по чрезвычайным ситуациям и городским властям подготовиться и предсказать возникновение селевых потоков после пожаров в 2025 районах Лос-Анджелеса.

Геологическая служба США смоделировала риски селевых потоков после пожара в Палисейдс близ Лос-Анджелеса. На карте показаны зоны наибольшего риска, на которые обрушится 15-минутный дождь со скоростью чуть менее 1 дюйма (24 миллиметра) в час. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА США

Некоторые из факторов, вызывающих селевые потоки, буквально являются частью ландшафта.

Например, угол наклона водосбора и количество глины в почве имеют большое значение. В водосборах с пологими склонами – обычно не более 23 градусов – и отсутствием глины и ила в почве вряд ли возникнут селевые потоки.

Другие ключевые факторы, способствующие возникновению селевых потоков после пожара, связаны с долей сильно обгоревшего водосбора, а также с интенсивностью и продолжительностью ливневого дождя.

Первые важные исследования в области пирогеоморфологии показали, что, хотя крупные, интенсивные ливни чаще вызывают крупные, интенсивные селевые потоки, даже небольшие ливни могут вызвать селевые потоки на сгоревших территориях.

Селевые потоки становятся все более распространенным явлением

За последние два десятилетия 21,8 миллиона американцев проживают в радиусе 3 миль от места пожара, и эта цифра более чем удвоилась с 2000 по 2019 год. Недавнее исследование, проведенное в центральной и северной Калифорнии, показывает, что почти все наблюдаемое увеличение площади, выжженной лесными пожарами в последние десятилетия, связано с антропогенным изменением климата.

Потепление климата также увеличивает вероятность более экстремальных ливней. Количество влаги, которое может удерживать атмосфера, увеличивается примерно на 7 % на каждый градус Цельсия потепления, что приводит к более интенсивным ливням, особенно в результате океанских штормов. В Калифорнии, по прогнозам ученых, увеличение интенсивности осадков на 18 % приведет к общему увеличению вероятности возникновения крупных селевых потоков на 110 %.

Джон Фрай из отдела общественных работ Санта-Барбары показывает, что произошло во время селевого потока Монтесито в январе 2018 года и почему риски для населения, проживающего ниже по склону, будут сохраняться в течение нескольких лет. Источник: Округ Санта-Барбара, 2018.

Согласно исследованиям, проведенным с использованием моделей пожаров, климата и скорости эрозии, количество осадочных пород, стекающих вниз после пожаров, увеличится более чем на 10 % в девяти из каждых 10 водосборных бассейнов на западе США.

Даже без дождя обломки на поврежденных огнем склонах могут быть нестабильными. Небольшой оползень в Пасифик-Палисейдс вскоре после того, как там прошел пожар, расколол дом на две части. Явление, называемое «сухой гравий», является доминирующей формой эрозии склонов после лесных пожаров в чапаррале в Южной Калифорнии.

Подготовка к риску селевых потоков

Исследования древних селевых потоков показали, что пожары и эрозия формировали ландшафт Земли по меньшей мере тысячи лет. Однако растущий риск лесных пожаров вблизи населенных пунктов и возможность все более интенсивных ливней означают повышение риска возникновения разрушительных и потенциально смертоносных селевых потоков.

По мере увеличения численности населения планировщики должны осознавать эти риски и готовиться к ним.