Парадокс пустыни: как затопление стало главной угрозой для засушливых регионов?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Восточное Средиземноморье, некогда спокойный регион, все чаще оказывается во власти разрушительных штормов, которые несут угрозу густонаселенным прибрежным городам, не привыкшим к подобным катаклизмам. Осенью 2023 года шторм «Даниэль» обрушился на ливийское побережье, вызвав катастрофические наводнения, которые унесли жизни тысяч людей и нанесли колоссальный ущерб инфраструктуре. Это трагическое событие заставило научное сообщество пристально взглянуть на проблему нарастающей уязвимости засушливых прибрежных экосистем перед лицом меняющегося климата.


Уникальность ситуации позволила ученым впервые детально изучить механизмы, лежащие в основе разрушительной силы паводков, используя данные спутниковой съемки. Снимки, полученные с помощью радара с синтезированной апертурой (SAR) спутника Sentinel-1A, позволили не только зафиксировать динамику эрозии почвы и переноса осадочных пород в масштабах речных бассейнов, но и провести детальную оценку ущерба, нанесенного прибрежным городам.

Селевой поток, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Эрозия: скрытый катализатор катастрофы

Анализ полученных данных выявил неожиданный фактор, многократно усиливающий разрушительную силу паводков — эрозию почвы. Выяснилось, что значительное увеличение объема осадочных пород, переносимых водными потоками, вызванное эрозией, превращает обычные паводки в мощные селевые потоки, сметающие все на своем пути. Особенно пострадали от этого явления прибрежные города Дерна и Суса, где 66% и 48% городской территории соответственно подверглись разрушениям средней и высокой степени тяжести. Дома, дороги, мосты — все было смыто или погребено под толстым слоем грязи и обломков.

Карта накопления осадков была составлена Координационным центром реагирования на чрезвычайные ситуации (ERCC) (https://erccportal.jrc.ec.europa.eu/ECHO-Products) и получена на основе данных НАСА о глобальных измерениях осадков (GPM)74. Три голубых квадрата обозначают города Дерна, Сусах и сельскохозяйственную пойму, которые будут рассмотрены в нашем исследовании. Кроме того, мы указываем две плотины, которые обрушились (желтым цветом) вдоль Вади-Дерна, что вызвало катастрофическое наводнение в Дерне.
Автор: Normand, J.C.L., Heggy, E. Assessing flash flood erosion following storm Daniel in Libya. Nat Commun 15, 6493 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-49699-8 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com
Засушливые побережья: зона повышенного риска

Исследование, проведенное после шторма «Даниэль», выявило повышенную уязвимость прибрежных бассейнов в засушливых районах восточного Средиземноморья. Эта проблема актуальна не только для Ливии, но и для других стран региона, которые в будущем могут столкнуться с аналогичными катастрофами. Прогнозируемое увеличение частоты и интенсивности экстремальных гидрометеорологических явлений ставит под угрозу не только жизнь и благополучие населения, но и экономическую стабильность всего региона, нарушая привычный уклад жизни и создавая долгосрочные проблемы для восстановления инфраструктуры и сельского хозяйства.

Выход водосбора расположен в 12 км к западу от Аль-Хании и в 20 км к западу от ROI. Изображения Sentinel-2 получены до шторма «Даниэль» 2023-09-07 (а) и после него 2023-09-15 (б). Ливневые паводки, произошедшие во время шторма «Даниэль», разрушили и затопили прибрежные дороги в нескольких местах.
Автор: Normand, J.C.L., Heggy, E. Assessing flash flood erosion following storm Daniel in Libya. Nat Commun 15, 6493 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-49699-8 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com
SAR: взгляд сквозь облака и пески

Использование данных SAR, способных проникать сквозь облачный покров, открывает новые горизонты для изучения динамики эрозии и переноса осадочных пород в засушливых регионах. Метод CCD-PCA, основанный на анализе изменений когерентности радиолокационных изображений, позволяет с высокой точностью выявлять области эрозии почвы, что невозможно сделать с помощью традиционных методов оптической съемки, которые часто оказываются бессильными перед лицом пыльных бурь и облачности, характерных для засушливых регионов.

От анализа к действию: стратегия адаптации

Полученные результаты важны не только для научного понимания процессов, происходящих в засушливых прибрежных экосистемах, но и для разработки эффективных стратегий управления водными ресурсами и защиты прибрежных территорий. Особое внимание необходимо уделить оценке хрупкости плотин, расположенных в районах с высоким риском эрозии, а также разработке планов эвакуации населения и систем раннего оповещения о наводнениях.

a Выявление наносов, образующихся в результате паводковой эрозии, и повреждений зданий (красным цветом) с помощью CCD-PCA на двух водосборах в Дерне. b То же, что и (a), но над центром города Дерна. c Выявление следов наводнения и повреждений инфраструктуры с помощью фотоинтерпретации Службы управления чрезвычайными ситуациями Copernicus16. d То же, что и (c), но над центром города Дерна. e Смоделированная интенсивность наводнения, полученная на основе 12-метровой РСМ (Европейский союз и др., 10). f То же, что (e), но над центром города Дерна. Наши результаты CCD-PCA согласуются с оценкой ущерба и моделью интенсивности наводнения. Псевдоизображение Sentinel-2, лежащее в основе карт, было получено 2023-07-09.
Автор: Normand, J.C.L., Heggy, E. Assessing flash flood erosion following storm Daniel in Libya. Nat Commun 15, 6493 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-49699-8 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com
Городское планирование: взгляд в будущее, основанный на уроках прошлого

Трагедия, произошедшая в Дерне и Сусе, — это наглядный пример того, как важно учитывать риски, связанные с экстремальными гидрометеорологическими явлениями, при планировании развития прибрежных городов. Необходимо переосмыслить существующие принципы городского планирования, внедряя новые подходы, которые позволят повысить устойчивость городов к подобным катаклизмам. Создание зеленых зон, оптимизация систем ливневой канализации, учет особенностей переноса осадочных пород — все это важные шаги на пути к созданию безопасной и комфортной городской среды в условиях меняющегося климата.

Технологии на службе безопасности: SAR как инструмент прогнозирования

CCD-PCA и другие методы анализа данных SAR могут стать незаменимыми инструментами для обеспечения безопасности населения и инфраструктуры в засушливых прибрежных районах. Своевременное выявление зон эрозии и оценка рисков позволят принимать эффективные меры по предотвращению разрушительных последствий паводков, своевременно эвакуируя население и укрепляя наиболее уязвимые участки инфраструктуры.


Шторм «Даниэль» стал трагическим, но важным уроком, который напомнил нам о хрупкости засушливых прибрежных экосистем перед лицом климатических изменений. Новые технологии и научные данные дают нам возможность глубже понять эти сложные процессы и разработать эффективные стратегии адаптации, чтобы защитить жизнь и благополучие людей, проживающих в этих уязвимых регионах, обеспечивая им безопасное и устойчивое будущее.