Table of Contents

Наводнения на юго-западе США: физические ландшафты и дефицит воды

Вспышки наводнений являются одними из самых опасных природных опасностей на американском юго-западе, поражая с небольшим предупреждением и превращая сухие ливни в бушующие потоки в считанные минуты. В отличие от медленно растущих речных наводнений, внезапные наводнения являются результатом интенсивных осадков в течение короткого периода - часто менее шести часов - на относительно небольшой площади. Уникальное сочетание засушливого климата, пересеченной местности и растущего дефицита воды на юго-западе создает идеальный шторм для этих событий. Понимание того, как физическая география региона взаимодействует с постоянными засухами и проблемами управления водными ресурсами, имеет важное значение для снижения риска и повышения устойчивости в общинах от Аризоны до Невады и за ее пределами.

В этой статье рассматривается взаимодействие между разнообразными ландшафтами Юго-Запада - от крутых горных склонов до аллювиальных вентиляторов и сухих арройосов - и хроническим дефицитом воды в регионе. Затем рассматриваются текущие стратегии смягчения последствий, влияние изменения климата и практические меры готовности для жителей и планировщиков.

Физические ландшафты, которые формируют поведение флеш-потопа

Американский юго-запад охватывает несколько различных физиографических провинций, включая плато Колорадо, бассейн и хребет, и пустыни Соноран и Мохаве.Каждый тип ландшафта влияет на то, как осадки становятся стоками и как быстро концентрируются паводковые воды.

Степные горные склоны и орографические осадки

Горные хребты, такие как Скалистые горы, Сьерра-Невада и многочисленные небесные острова (изолированные горные хребты, окруженные пустыней), вынуждают влажный воздух подниматься, охлаждаться и конденсироваться — процесс, называемый орографическим подъемом. В течение летнего сезона муссонов этот эффект может вызывать интенсивные, локализованные грозы, которые сбрасывают несколько дюймов дождя за час или два. Крутые склоны, часто с тонкими почвами и редкой растительностью, позволяют мало проникать. Вода ускоряет нисхождение, собирая осадки и мусор в быстро движущиеся потоки, которые могут перегружать каналы потока. NOAA отмечает, что такая местность усиливает риск внезапного наводнения из-за короткого времени концентрации и высокой скорости потока.

Аллювиальные фанаты, Арройос и эфемерные потоки

У основания горных фронтов аллювиальные вентиляторы расползаются в пустыню. Эти мягко наклонные вентиляторные отложения состоят из рыхлого гравия, песка и ила. Во время сильного дождя вода размывает вентиляторную поверхность, создавая несколько смещающихся каналов. Флэш-наводнения на аллювиальных вентиляторах непредсказуемы — вода может течь в одном канале во время шторма и в следующий раз совершенно по-другому. Эфемерные потоки (аррой или омов) сухие большую часть года, но могут стать смертоносными каналами во время грозы. Их часто оплетаемые песчаные пласты первоначально поглощают воду, но после насыщения они создают быстрый сток. Многие пешеходные тропы, дороги и даже сообщества строятся по этим признакам, подвергая людей риску, когда штормы развиваются быстро. USGS подчеркивает, что сухие русла рек в засушливых регионах могут затопляться с небольшим предупреждением, поскольку способность земли пог

Почвенные корки, пустынное тротуарное покрытие и снижение инфильтрации

В юго-западных пустынных почвах часто присутствуют биологические корки почвы (цианобактерии, лишайники, мхи), которые покрывают поверхность. В то время как эти корки стабилизируют почву и уменьшают эрозию, они также создают гидрофобный слой, который препятствует проникновению воды. Аналогичным образом, пустынное тротуар - плотно упакованный слой фрагментов горных пород - снижает проницаемость. В сочетании с редким органическим веществом эти поверхностные условия вызывают высокий процент осадков, которые становятся стоками. Даже скромные дождевые явления могут вызвать внезапные наводнения, если почва уже сухая и корсистой. Это в отличие от более влажных регионов, где почвы сохраняют влагу и поглощают больше осадков.

Нехватка воды: засушливый усилитель риска наводнений

Юго-запад был в долгосрочной засухе в течение большей части 21-го века, с периодом с 2000 до 2024, являющимся одним из самых засушливых за 1200 лет.Нехватка воды влияет на поведение наводнения несколькими критическими способами.

Пониженная влажность почвы и увеличенный сток

Длительная засуха глубоко высыхает почвы, создавая твердую, испеченную поверхность, которая сопротивляется инфильтрации. Когда приходят муссонные дожди, вода утекает, а не впитывается. Это явление парадоксально: можно ожидать, что сухая почва лучше поглощает воду, но во многих засушливых почвах расширенная сухость создает гидрофобную кору. В результате даже умеренные осадки могут генерировать внезапные наводнения, потому что земля просто не может принять воду достаточно быстро. Засуха.gov сообщает , что засуха на юго-западе усугубляет риск наводнения, уменьшая способность ландшафта буферизировать экстремальные осадки.

истощение подземных вод и окрестности земель

Перекачка водоносных горизонтов для сельского хозяйства и городского использования вызвала оседание земель в частях Аризоны, Невады и Калифорнии. Субсидирование изменяет структуру поверхностного дренажа, иногда создавая новые углубления, которые собирают воду или изменяют поток эфемерных потоков. В некоторых районах оседание повредило инфраструктуру контроля за наводнениями, такую как дамбы и каналы, что делает их менее эффективными во время штормовых событий. Потеря подземных вод также уменьшает базовый поток в многолетних реках, что означает, что меньше воды доступно для демпфирования пиков наводнения через хранение каналов.

Растительность отмирает и усиливает эрозию

Нехватка воды усиливает местную растительность, что приводит к гибели пустынных кустарников, трав и прибрежных деревьев. Без глубоких корней и грунтового покрова склоны становятся более восприимчивыми к эрозии и оврагу. Мертвая или дремлющая растительность также может подпитывать лесные пожары, которые чаще встречаются при засухе. Сожженные ландшафты очень восприимчивы к внезапным наводнениям, потому что почва становится водоотталкивающей и не имеет какого-либо защитного покрова. Потоки мусора после лесного пожара стали серьезной опасностью на юго-западе, как видно после пожара в Нью-Мексико в 2022 году и пожара в Буше в Аризоне в 2020 году. USGS объясняет, что сгоревшие почвы могут вызывать внезапные наводнения от осадков до 0,2 дюйма в час.

Тематические исследования: недавние наводнения на юго-западе

Изучение последних событий показывает, как ландшафт и дефицит сходятся, чтобы вызвать бедствия.

Национальный парк Долины Смерти, 2022

В августе 2022 года в Долине Смерти выпал рекордный 1,7 дюйма осадков за один день — почти среднегодовой показатель. Буря вызвала массовые внезапные наводнения, которые смыли транспортные средства, повредили дороги и заперли сотни посетителей. Аллювиальные фанаты в парке быстро перенаправили стоки, перевозя валуны и мусор. Событие подчеркнуло уязвимость знаковых пустынных ландшафтов к экстремальным осадкам, даже в одном из самых сухих мест на Земле. Климатологи связывают интенсивность с более теплой атмосферой, удерживающей больше влаги, с будущими прогнозами, указывающими на аналогичные или более серьезные события.

Лас-Вегас, Невада, 2023 год

Урбанизированная долина Лас-Вегаса видит частые внезапные наводнения из-за своего расположения у подножия Весенних гор и обширных непроницаемых поверхностей. В июле 2023 года медленно движущаяся муссонная гроза сбрасывала 1,5-2 дюйма дождя через части долины менее чем за час. Наводнение сметало автомобили с дорог, заполняло подземные переходы и затопило Лас-Вегас-Стрип. Система контроля за наводнениями в регионе, состоящая из башен для задержания и бетонных каналов, смягчила некоторые повреждения, но была перегружена в районах. Это событие подчеркнуло проблему проектирования инфраструктуры для все более изменчивого климата.

Национальный лес Тонто, Аризона, 2024 год

В сезон муссонов 2024 года шторм над Национальным лесом Тонто вызвал сильные дожди, которые вызвали внезапный наводнение в популярном районе купания возле сухой мойки. Несколько туристов были сметены вниз по течению, и поисково-спасательные операции длились несколько дней. Район недавно пережил лесной пожар, оставив водораздел уязвимым. Несмотря на предупреждения, многие посетители недооценили скорость, с которой сухие умывания могут заполнить. Эта трагедия усиливает необходимость в государственном образовании и улучшении вывесок в зонах отдыха, где внезапные наводнения являются повторяющимся риском.

Стратегии смягчения последствий в эпоху дефицита воды

Для устранения риска внезапных наводнений на Юго-Западе требуется многосторонний подход, учитывающий как засушливость региона, так и его растущее население.

Структурные меры: тюрьмы и канализация

Многие города, в том числе Тусон и Лас-Вегас, инвестировали в обширные системы борьбы с наводнениями. Задерживаемые бассейны захватывают стоки и выпускают их медленно, сокращая пиковые потоки. Бетонные каналы наводнений ускоряют движение воды по городским районам. Однако эти структуры дороги в обслуживании и могут изменять функции естественного потока. В регионах с дефицитом воды задерживающие бассейны также предлагают возможность подзарядки грунтовых вод, если они предназначены для инфильтрации. Такие многоцелевые проекты становятся все более распространенными.

Зеленая инфраструктура и низкое воздействие

Зеленые крыши, проницаемые тротуары, дождевые сады и биосвалы могут уменьшить стоки в источнике. Хотя эти методы чаще связаны с влажным климатом, они набирают силу на юго-западе, потому что они помогают сохранять воду при сокращении пиков наводнений. Например, город Санта-Фе реализовал дождевые сады вдоль улиц, чтобы захватить муссонные дожди и медленно выпускать их для орошения ландшафта. Эти методы имитируют естественную гидрологию и особенно ценны там, где дефицит воды ограничивает доступность ливневой воды для повторного использования.

Планирование землепользования и управление поймой

Ограничение развития активных пойм и аллювиальных вентиляторов является наиболее эффективным способом снижения риска. Многие юго-западные округа приняли строгие строительные нормы и требуют гидравлических исследований для новых подразделений. Однако более старые разработки часто посягают на районы, подверженные наводнениям. Обновление этих сообществ с помощью паводков или мер по повышению является сложным и дорогостоящим. Выкупы пойменных, хотя и спорные, использовались в некоторых районах для удаления сооружений из зон с самым высоким риском.

Системы раннего предупреждения и государственное образование

Национальная метеорологическая служба использует передовые радиолокационные и поисковые сети для выдачи предупреждений о внезапных наводнениях. Страница безопасности от наводнений NWS призывает людей «поворачивать, не утонуть» при столкновении с затопленными дорогами. Несмотря на эти предупреждения, многие смертельные случаи происходят, когда люди въезжают в воду или недооценивают силу наводнений. Учебные кампании, направленные на туристов, туристов и пользователей внедорожников, имеют решающее значение, особенно в отдаленных районах, где мобильное обслуживание ограничено. Мобильные приложения и текстовые оповещения могут предоставлять предупреждения на основе местоположения, но охват сообщества остается важным.

Роль изменения климата в усилении наводнений на юго-западе

Ожидается, что изменение климата увеличит частоту и интенсивность экстремальных осадков, даже когда регион становится более сухим в среднем. Этот парадокс - более теплая атмосфера, которая может удерживать больше влаги - означает, что, когда штормы действительно происходят, они могут выпадать больше осадков в более короткие периоды. Юго-запад уже наблюдал тенденцию к более интенсивным почасовым показателям осадков, особенно в течение летнего муссона. Пятая национальная оценка климата ] Проекты, что риск внезапных наводнений увеличится по всему региону, особенно в городских районах и для водоразделов после лесных пожаров.

Кроме того, потепление температуры усугубляет нехватку воды за счет увеличения испарения и уменьшения снежного покрова. Более низкий снежный покров означает меньшее естественное хранение воды, изменение сроков стока и потенциально снижение буферной способности рек. По мере того, как климат продолжает меняться, Юго-Запад должен адаптировать свои стратегии управления внезапными наводнениями для борьбы с более интенсивными штормами на ландшафтах, которые уже испытывают на себе последствия засухи.

Жизнь с внезапными наводнениями: практическая готовность для жителей и посетителей

Для людей, живущих или путешествующих по юго-западу, распознавание признаков внезапного наводнения может спасти жизни.

  • Будьте в курсе прогнозов погоды: Проверьте прогноз NWS на любой шанс грозы, особенно в горной местности.
  • Никогда не пересекайте затопленную дорогу или не мойте : шесть дюймов движущейся воды могут сбить человека с ног; 12 дюймов могут сметать небольшую машину.
  • Знайте свои маршруты эвакуации: Если вы живете рядом с аллювиальным вентилятором или на дне каньона, у вас есть план по быстрому переходу на более высокую землю.
  • Монитор NOAA Weather Radio и оповещения смартфонов: Во многих районах есть беспроводные аварийные оповещения о внезапных наводнениях.
  • В зонах отдыха держитесь подальше от сухих умываний и узких каньонов: Даже отдаленный дождь может вызвать наводнение в каньоне, который не имеет облаков над головой.

Для домовладельцев простые меры, такие как установка бочек для сбора стока на крыше, могут уменьшить поток на улицы. К более масштабным действиям относятся пропаганда содержания хранилищ для содержания под стражей и поддержка планов управления поймами в общинах. В регионе, где каждая капля воды имеет значение, медленные подходы, которые проникают в землю, обеспечивают как уменьшение наводнений, так и водосбережение.

Заключение

Внезапные наводнения на американском юго-западе - это не просто погодные явления - они являются продуктом драматических физических ландшафтов региона и его углубляющегося дефицита воды. Степные горы, аллювиальные вентиляторы, коркистые почвы и высохшие водоразделы - все они сговорились, чтобы превратить муссонные ливни в опасные для жизни потоки. В то же время долгосрочная засуха снижает способность ландшафта поглощать осадки, в то время как городская экспансия и лесные пожары обнажают склоны, еще больше увеличивая риск.

Эффективное управление требует признания этих взаимосвязанных факторов. Инфраструктурные инвестиции, практика использования зеленой ливневой воды, улучшение прогнозирования и государственное образование играют свою роль. Поскольку изменение климата усиливает экстремальные осадки, Юго-Запад должен научиться жить со внезапными наводнениями - природной опасностью, которая, как это ни парадоксально, также может предложить возможности для захвата воды в жаждущей земле. Понимая уникальные физические и гидрологические реалии региона, сообщества могут снизить уязвимость и повысить устойчивость к более жаркому, сухому и более подверженному наводнениям будущем.