Ученые отслеживают оползень, ползущий под африканским городом

Крупный, медленно движущийся оползень ускоряется в восточной части Конго, подвергая риску общину. Новое исследование выявляет геологические опасности на фоне беспрецедентного разрастания городов.

Медленно движущиеся оползни, ползущие от нескольких сантиметров до нескольких метров в год, происходят естественным образом по всему миру. Обычно они обнаруживаются, продвигаясь медленно вниз по склону в скалистых районах с высоким сезонным количеством осадков и богатой глиной почвой, и на их развитие могут уйти месяцы или годы и даже столетия.

Тем не менее, они также могут привести к внезапному отрыву. Тысячи оползней текут, скользят, опрокидываются и сползают с холмов от прибрежной Калифорнии до китайского водохранилища Три ущелья. Как эти скрытые геологические явления реагируют на городское развитие, не совсем понятно.

Теперь группа международных исследователей, в том числе из Лаборатории реактивного движения НАСА, объединила спутниковые и архивные снимки, чтобы показать, как изменение использования воды в одном африканском городе влияет на движение земли вблизи и чуть ниже поверхности.

Новое исследование было сосредоточено на Букаву, городе на склоне холма в Демократической Республике Конго. Исследователи отметили, что Букаву, население которого, по оценкам, удвоится до более чем миллиона жителей к 2030 году, является символом многих городов в развивающемся мире, в которых наблюдается быстрый и незапланированный рост тектонически активных ландшафтов.

Город, первоначально основанный вдоль плоской береговой линии озера, расширяется вверх по крутым склонам. По пути в некоторых районах Букаву наблюдалось медленное, продолжающееся разрушение инфраструктуры из-за движения поверхности земли.

Одной из таких активных зон является район Фуну, где 80 000 человек живут, часто в некачественном жилье, на вершине медленно движущегося оползня, который непрерывно смещается до 3 метров в год. Чтобы измерить движение земли, исследовательская группа проанализировала радиолокационные данные, собранные спутниками Sentinel-1 ЕКА (Европейское космическое агентство) и спутником COSMO-SkyMed Итальянского космического агентства (ASI). Измерения были обработаны в карты, показывающие движение земли, а затем связаны с рядом факторов, вызывающих оползни, таких как осадки, землетрясения и городское развитие.

Чтобы лучше визуализировать, как Букаву трансформировался за последние десятилетия, команда также использовала аэрофотоснимки за более чем 70 лет (с 1947 по 2018 год), хранящиеся в архиве Королевского музея Центральной Африки в Бельгии. На снимках запечатлен растущий как грибы городской пейзаж.

Сосредоточив внимание на еженедельном движении оползней за последние годы, исследователи обнаружили, что осадки, тектоническая активность и городское развитие играли роль в поведении оползней в разные сезоны и годы. Но самым важным фактором был сток воды.

«Впервые мы смогли задокументировать четкую связь между ростом города и ускорением медленно движущегося оползня», — сказал Александр Хандвергер, ученый из JPL и соавтор исследования. «Мы думаем, что это обусловлено изменениями в гидрологии склонов — тем, как вода течет в землю, — а не дополнительным весом домов наверху».

Вода ослабляет горную породу, проникая в ее поры. В городских условиях инфраструктура, такая как дороги, ливневые стоки и протечка труб, может резко изменить поток воды, пропитав и дестабилизируя части склона. Цикл является самоусиливающимся: изменение маршрута потока воды ослабляет склон, что, в свою очередь, повреждает водопроводную инфраструктуру, которая выпускает больше воды в скалу.

По сравнению с высокоскоростными оползнями, которые ежегодно приводят к тысячам жертв и ущербу на миллиарды долларов, медленно движущиеся оползни представляют меньшую угрозу для жизни людей. Но сантиметр за сантиметром, год за годом, они могут привести к растущим разрушениям. И иногда они, как известно, катастрофически ускоряются. Недавним примером является оползень Мад-Крик в 2017 году недалеко от Биг-Сура, штат Калифорния, который при сходе содержал около 5 миллионов кубических метров камня и мусора.

По словам исследователей, следует уделять больше внимания медленно движущимся оползням, потому что нынешние темпы и масштабы роста городов во всем мире беспрецедентны в истории человечества. Когда население мигрирует в потенциально опасные ландшафты, такие как склоны холмов, все больше людей будут подвергаться воздействию этих стихийных бедствий. Понимание того, как разрастание городов влияет на поверхность Земли, будет иметь жизненно важное значение для планирования и снижения риска для сообществ.

«Внимание, как правило, сосредоточено на оползнях, расположенных в странах с высоким уровнем дохода и высокими широтами, в то время как оползневые воздействия непропорционально влияют на тропические районы, где происходят чрезвычайно быстрые изменения, такие как рост населения и деградация окружающей среды», — сказал Антуан Дилле, ведущий автор исследования и ученый из Королевского бельгийского института естественных наук.