Jak povodně fungují

  • Peter Tucker
  • 0
  • 1738
  • 210
Lidé, kteří kráčeli, zaplavili ulice New Orleansu poté, co se hrázi vypukly z bouřkových bouří způsobených hurikánem Katrina. Prohlédněte si další bouřkové obrázky. Michael Lewis / National Geographic / Getty Images

Voda je jednou z nejužitečnějších věcí na Zemi. Pijeme to, koupeme se v něm, čistíme a používáme k vaření jídla. Většinou je to zcela benigní. Ale v dostatečném množství mohou stejné věci, které používáme k opláchnutí zubního kartáčku, převrátit auta, zničit domy a dokonce zabít.

Povodeň si vyžádala miliony životů pouze za posledních sto let, více než jakýkoli jiný jev počasí. Hurikán Katrina v New Orleans a cyklón 2008, který zasáhl Myanmar, jsou nedávnými příklady rozsáhlé devastace, kterou mohou povodně způsobit.

V tomto článku zjistíme, co způsobuje, že voda mění charakter tak rychle, a uvidíme, co se stane, když se to stane. Prozkoumáme negativní dopad povodní a některé výhody. Rovněž prozkoumáme, jak může lidská konstrukce obsahovat záplavy nebo v některých případech způsobit záplavy.

Obsah
  1. Voda, voda všude
  2. Pod psa
  3. Vezměte mě k řece
  4. Pojď peklo nebo vysoká voda
Záplavy zemědělské půdy v Missouri. Silný déšť na jaře a v létě 1993 zaplavil oblasti na středozápadních Spojených státech, což vedlo federální vládu k prohlášení 500 krajů v devíti státech za oblasti velkých katastrof..

Abychom pochopili, jak povodně fungují, musíte vědět něco o tom, jak se voda chová na naší planetě. Celkové množství vody na Zemi zůstalo po mnoho milionů let docela konstantní (i když její distribuce se v té době značně lišila). Každý den je velmi malé množství vody ztraceno vysoko v atmosféře, kde intenzivní ultrafialové paprsky mohou rozbít molekulu vody od sebe, ale nová voda je také vypouštěna z vnitřní části Země sopečnou aktivitou. Množství vytvořené vody a ztracené množství jsou téměř stejné.

V každém okamžiku je tento objem vody v mnoha různých formách. Může být tekutý, jako v oceánech, řekách a dešti; solidní, jako v ledovcích severního a jižního pólu; nebo plynné, jako v neviditelné vodní páře ve vzduchu. Voda se mění ze stavu na stát, když se pohybuje kolem planety větrné proudy. Větrné proudy jsou generovány topnou aktivitou slunce. Slunce svítí více na oblasti kolem zemského rovníku než na oblastech dále na sever a na jih, což způsobuje tepelný nesoulad nad povrchem zeměkoule. V teplejších oblastech stoupá horký vzduch do atmosféry a vtahuje chladnější vzduch do uvolněného prostoru. V chladnějších oblastech klesá studený vzduch a vtahuje teplejší vzduch do uvolněného prostoru. Rotace Země tento cyklus rozpadá, takže po celém světě existuje několik menších cyklů proudu vzduchu.

V důsledku těchto cyklů proudu vzduchu se přívod vody Země pohybuje v cyklu vlastním. Když slunce ohřívá oceány, tekutá voda z hladiny oceánu odpařuje se do vodní páry ve vzduchu. Slunce zahřívá tento vzduch (vodní pára a všechno) tak, že stoupá atmosférou a je přenášen větrnými proudy. Jak tato vodní pára stoupá, znovu se ochladí, kondenzující do kapiček tekuté vody (nebo krystalů pevného ledu). Nazývají se sbírky těchto kapiček mraky. Pokud se mrak dostane do chladnějšího prostředí, může na tyto kapičky kondenzovat více vody. Pokud se tímto způsobem hromadí dostatek vody, kapičky se stanou dostatečně těžkými, aby padaly vzduchem srážky (déšť, sníh, sněžení nebo krupobití). Část této vody se shromažďuje ve velkých podzemních nádržích, ale většinou tvoří řeky a potoky, které stékají do oceánů, čímž se voda vrací zpět do výchozího bodu..

Celkově jsou větrné proudy v atmosféře poměrně konzistentní. V každém ročním období proudy proudí po celém světě určitým způsobem. V důsledku toho se na konkrétních místech rok od roku obvykle vyskytují stejné druhy povětrnostních podmínek. Ale na každodenním základě není počasí tak předvídatelné. Větrné proudy a srážky jsou ovlivněny mnoha faktory, zejména geografií a okolními povětrnostními podmínkami. Obrovské množství faktorů se kombinuje v nekonečném množství způsobů, vytvářejících nejrůznější počasí. Občas tyto faktory interagují takovým způsobem, že se v jedné oblasti shromažďuje atypický objem tekuté vody. Například podmínky občas způsobují vznik hurikánu, který odvádí kamkoli velké množství deště. Pokud hurikán přetrvává nad regionem nebo se náhodou pohybuje více hurikánů, země dostává mnohem více srážek než obvykle.

V 1927, Mississippi řeka přetekla, zaplavit mnoho měst podél jeho pobřeží. Foto s laskavým svolením NOAA

Protože vodní toky se vytvářejí pomalu v průběhu času, jejich velikost je úměrná množství vody, které je normálně hromadí se v této oblasti. Když najednou dojde k mnohem většímu množství vody, přeteče se normální vodní tok a voda se rozšíří po okolní zemi. Na své nejzákladnější úrovni je to, co je to povodeň - neobvyklá akumulace vody v oblasti země.

Série bouří přinášejících obrovské množství deště je nejčastější příčinou záplav, ale existují i ​​jiné. V další části se podíváme na některé způsoby, jak povodně začínají, a na některé z faktorů, které určují jejich velikost..

Silné deště na jaře 2001 zaplavily Davenport v Iowě. Do doby, než vody ustoupily, se museli místní obyvatelé obejít vesničkou. FEMA News Photo

V poslední části jsme viděli, že k povodním dochází, když se v oblasti shromažďuje atypický objem vody. Existuje mnoho způsobů, jak k tomu může dojít, a existuje celá řada událostí, ke kterým dojde, když k tomu dojde.

K záplavám, které většina lidí zná, dochází, když neobvykle velké množství bouřek zasáhlo oblast v poměrně krátkém časovém období. V tomto případě jsou řeky a potoky, které odvádějí vodu k oceánu, jednoduše ohromeny. Různé teploty v různých ročních obdobích vedou k různým vzorcům počasí. Například v zimě může být vzduch nad oceánem teplejší než vzduch nad zemí, což způsobuje, že proud větru se pohybuje od země ven k moři. Ale v létě se vzduch nad zemí ohřívá a stává se teplejší než vzduch nad oceánem. To způsobí reverzi proudu větru, takže více vody z oceánu je zachyceno a přenášeno po zemi. Tento monzun Větrný systém může způsobit období intenzivního deště, které je úplně mimo krok s klimatem po zbytek roku. V některých oblastech může být toto zaplavení zhoršeno přebytečnou vodou z tajícího sněhu.

Během povodně v roce 1993 dobrovolníci v St. Genevieve v Missouri naplnili pytle s pískem, aby vybudovali provizorní záplavové hrádze. FEMA News Photo

Snad nejznámějším příkladem sezónních povodní je každoroční expanze řeky Nilu v Egyptě. Ve starověkém Egyptě by monzunové deště u zdroje řeky způsobily, že se vodní cesta v létě rozšíří. V tomto případě záplavy nebyly katastrofou, ale darem z nebes. Rozšiřující se vody by l-okusovaly úrodné bahno na všech březích řeky, což by z této oblasti učinilo ideální zemědělskou půdu, jakmile by řeka opět ustoupila. To je jeden z hlavních faktorů, které umožňovaly civilizaci v egyptské poušti prosperovat. V těchto dnech je řeka blokována přehradou proti proudu, která shromažďuje letní déšť a doluje ji po celý rok. To prodloužilo období výsadby, takže egyptské farmy mohou pěstovat plodiny po celý rok.

Dalším běžným zdrojem záplav je neobvyklá přílivová aktivita, která rozšiřuje dosah oceánu dále do vnitrozemí, než je obvyklé. Může to být způsobeno zvláštními vzory větru, které tlačí mořskou vodu neobvyklým směrem. Může to být také způsobeno tsunami, velké vlny v oceánu vyvolané posunem v zemské kůře.

V centru města Johnstown, Pensylvánie, po katastrofální povodni v roce 1889. Kromě ničení Johnstownu zaplavila zeď vody také města dále „po proudu“, včetně Washingtonu, D. C. Foto s laskavým svolením NOAA Foto s laskavým svolením NOAA V centru města Johnstown, Pensylvánie, po katastrofální povodni z roku 1889. Kromě zničení města Johnstown zaplavila zeď vody také města dále „po proudu“, včetně Washingtonu, D. C. Foto s laskavým svolením NOAA Foto s laskavým svolením NOAA

Povodně mohou také nastat, když jsou člověkem vytvořeny přehrada přestávky. Stavíme přehrady, abychom upravili tok řek tak, aby vyhovovaly našim vlastním účelům. Přehrada v podstatě shromažďuje říční vodu ve velké nádrži, takže se můžeme rozhodnout, kdy zvýšit nebo snížit tok řeky, spíše než nechat rozhodovat přírodu. Inženýři staví přehrady, které se postaví na jakékoli množství vody, které se pravděpodobně hromadí. Občas se však hromadí více vody, než předpokládali inženýři, a struktura přehrady se pod tlakem zlomí. Když k tomu dojde, uvolní se najednou obrovské množství vody, což způsobí, že se násilnou „zeď“ vody protlačí zemí. V roce 1889 k takové záplavě došlo v Johnstownu v Pensylvánii. Obyvatelé města byli varováni, že se blíží povodeň, ale mnozí ji varovali jako neopodstatněnou paniku. Když zasáhla spěchající vodní stěna, za několik minut bylo zabito více než 2 000 lidí.

Závažnost povodně závisí nejen na množství vody, které se akumuluje v určitém časovém období, ale také na schopnosti země vypořádat se s touto vodou. Jak jsme viděli, jedním z prvků je velikost řek a potoků v oblasti. Neméně důležitým faktorem je ale i země nasákavost. Když prší, půda působí jako druh houby. Když je země nasycený -- to znamená, že nasáklo veškerou vodu, kterou může - jakákoli voda, která se hromadí, musí proudit jako odtok.

Některé materiály se nasycují mnohem rychleji než jiné. Chcete-li vidět, jak to funguje, vezměte venku kbelík vody a zkuste namočit různé povrchy. Půda uprostřed lesa je vynikající houbou. Dalo by se na něj vyhodit několik kbelíků vody a voda by nasákla přímo nahoru. Skála není tak savá - zdá se, že vůbec nevstřebává žádnou vodu. Tvrdá hlína padá někde mezi. Obecně je půda obdělávaná pro plodiny méně vstřebatelná než neobdělávaná půda, takže zemědělské oblasti mohou častěji postihnout záplavy než přírodní oblasti.

Jedním z nejméně savých povrchů je beton. V další části uvidíme, jak konkrétní, asfaltová a jiná lidská konstrukce mohou ovlivnit záplavy.

Zatopené ulice v St. Genevieve, Missouri. Malé město bylo jedním z mnoha středozápadních měst zničených záplavami v létě 1993. FEMA News Photo

V poslední části jsme viděli, že stupeň záplavy je určován množstvím vody, která se akumuluje v oblasti, a také povahou povrchu půdy. Jak se civilizace rozšiřovala, lidé změnili krajinu mnoha způsoby. V západním světě patří k nejvýznamnějším změnám v asfaltu a betonu. Je zřejmé, že tyto povrchy nejsou nejlepší houby kolem: Téměř veškerý déšť, který se hromadí, se stává odtokem. V průmyslovém prostředí bez dobrého drenážního systému nemusí trvat déšť, než způsobí značné záplavy.

Některá města, jako je Los Angeles, vybudovala konkrétní protipovodňové kanály, aby tomuto problému zabránila. Když hodně prší, voda teče do těchto kanálů, které meandrují z města, kde může být voda lépe absorbována. Tyto druhy systémů však mohou způsobit zaplavení dále dolů pod čarou. Když zakrýváte oblast betonem a asfaltem, v podstatě odříznete část přírodní houby Země, takže zbytek houby má mnohem více vody, aby se s ní vypořádal.

Podobný problém může nastat levees, velké zdi postavené podél řek, aby se zabránilo přetékání. Tyto struktury rozšiřují přirozené břehy řeky tak, aby mohlo protékat mnohem více vody. Ale zatímco oni mohou být efektivní v udržování vody ven z jedné oblasti, oni obvykle dělají problémy horší pro oblast pod linkou, kde nejsou tam žádné hrází. Tato oblast dostane všechny povodňové vody, které by se rozšířily dále po řece. Dalším nebezpečím hrází je, že se stejně jako přehrady mohou zlomit. Když k tomu dojde, velké množství vody vytéká do země v krátkém časovém období. To může způsobit některé z nejnebezpečnějších povodňových podmínek.

Stěny vlnolamů v Marylandu, postavené pro pomalou erozi pláže Foto s laskavým svolením NOAA

Lidé neměli moc úspěchů s ovládáním záplav podél pobřeží. Přebytečná voda v těchto oblastech je obzvláště ničivá pro umělé struktury kvůli erozi, kterou způsobuje. Jednou z metod řízení této eroze je stavět ploty a zdi, kde voda setkává se zemí. To udržuje sílu vln na uzdě, takže se nenosí dolů na pláž. Struktury však také zasahují do procesu formování pláže. Když zablokujete vodu v pohybu proti pobřeží, oceán nemůže distribuovat písek a nedostanete krásné pláže.

Dalším problémem s ploty a zdmi je to, že toho může udělat jen tolik. Pláže se v zásadě mění v prostředích, formovaných obrovskou silou oceánu. Jsou ze své podstaty, předpokládal být narušen a pohnut dynamickým působením vln. Povodeň je pravidelnou součástí tohoto procesu a s největší pravděpodobností bude i nadále bez ohledu na to, co děláme.

Prokletý hráz podél řeky Mississippi, během velké povodně z roku 1927 Foto s laskavým svolením NOAA

Totéž lze říci o mnoha vnitrozemských oblastech. I když se nám řeka může jevit jako stabilní, nepohyblivý rys krajiny, je to skutečně živá a dynamická entita. To platí zejména o velkých řekách, jako je Mississippi ve Spojených státech a Yangtze a Huang He v Číně. V průběhu času se tyto vodní cesty rozšiřují, dramaticky posouvají svou cestu a mohou dokonce změnit směr toku. Z tohoto důvodu je země kolem břehů řeky velmi náchylná k povodním.

Řeky jsou bohužel také přirozeným lákadlem pro civilizaci. Poskytují mimo jiné stálý přísun vody, bohaté půdy a snadný dopravní prostředek. Když je hladina vody nízká, lidé staví celé své břehy a užívají si všech výhod. V určitém okamžiku přichází čas, aby se voda posunula a lidé, kteří vybudovali podél povodňových plání, rychle zjistí, že žijí na nezdravé půdě. Pokud v těchto oblastech dojde k rozsáhlé výstavbě, může být povodeň zničující.

V další části se podíváme na různé druhy povodňových škod a uvidíme, jak obyčejná voda může být zničující silou.

Auta nahromaděná bleskovou povodní v roce 1972 v Rapid City v Jižní Dakotě. Foto s laskavým svolením NOAA

Nejhorší škody způsobené povodněmi, ztrátami na životech a domovech, jsou způsobeny především pouhou silou tekoucí vody. Při povodni se mohou dvě nohy (61 cm) vody pohybovat s dostatečnou silou, aby umýt auto pryč, a 6 palců (15 cm) vody vám může srazit nohy. Může se zdát překvapivé, že voda, dokonce i hodně vody, dokáže takovou wallopu zabalit. Koneckonců, můžete klidně plavat v oceánu, aniž byste byli sraženi, a to je obrovské množství tekoucí vody. A ve většině případů tekoucí řeka není dostatečně silná, aby vás porazila. Tak proč se povodňové vody chovají jinak?

Dům, který byl nesen po proudu povodní v roce 1997 v Arboze v Kalifornii Foto s laskavým svolením NOAA

Povodňové vody jsou nebezpečnější, protože mohou vyvíjet mnohem větší tlak než obyčejná řeka nebo klidné moře. Je to způsobeno obrovskými rozdíly v objemu vody, které existují při mnoha povodních. Při povodni se může v oblasti shromažďovat hodně vody, zatímco v jiné oblasti je téměř žádná voda. Voda je poměrně těžká, takže se pohybuje velmi rychle, aby „našla svou vlastní úroveň“. Čím větší je rozdíl mezi objemy vody v oblasti, tím větší je pohybová síla. Ale v určitém bodě voda nevypadá tak hluboko, a tak se nezdá být zvlášť nebezpečná - dokud není příliš pozdě. Téměř polovina všech úmrtí způsobených povodněmi je způsobena tím, že se lidé pokoušejí řídit svá auta proudící vodou. V oceánu je mnohem více vody než v povodních, ale to nás nepřekládá, protože je spravedlivě rozloženo - voda v klidném moři nespěchá, aby si našla svou vlastní hladinu.

Nejnebezpečnější povodně jsou přívalové povodně, které jsou způsobeny náhlou, intenzivní akumulací vody. Bleskové povodně zasáhly oblast brzy poté, co se voda začala hromadit (ať už z nadměrného deště nebo z jiné příčiny), takže lidé ji často nevidí přicházet. Vzhledem k tomu, že v jedné oblasti je shromážděno velké množství vody, mají povodňové vody tendenci se pohybovat s velkou silou a lidi, auta a dokonce i domy vyrazit z cesty. Bleskové povodně mohou být obzvláště ničivé, když silná bouřka vyhodí na hory vysoký objem deště. Voda se pohybuje dolů z hory obrovskou rychlostí a proorává všechno v dolinách dole.

Přívěs, auto a telefonní sloup hromadí povodeň v roce 1977 v Gruzii Foto s laskavým svolením NOAA

K jedné z nejhorších povodní v historii USA došlo v roce 1976 ve velkém kaňonu Thompson v Coloradu. Za méně než pět hodin bouřky v blízkých oblastech odhazovaly více deště, než je obvyklé období v regionu za rok. Velká řeka Thompson, obvykle mělká, pomalu se pohybující vodní cesta, se náhle proměnila v nezastavitelný proud a každou sekundu vypustila do kaňonu 233 000 galonů (882 000 l) vody. V kaňonu se shromáždily tisíce táborníků, aby oslavili sté výročí státu Colorado. Povodeň se stala tak rychle, že nebyl čas na varování. Když to zasáhlo, stovky lidí byly zraněny a 139 bylo zabito.

Méně katastrofickým druhem poškození je jednoduchá vlhkost. Většina budov dokáže udržet déšť, ale nejsou postaveny tak, aby byly vodotěsné. Pokud je hladina vody dostatečně vysoká, do domů proniká spousta vody a všechno namočí. Ale ve většině případů není hlavním poškozujícím prvkem voda samotná, ale bahno, které s sebou přináší. Jak voda protéká krajinou, zachycuje spoustu nevyžádané pošty. Když povodeň skončí, hladina vody klesne a vše nakonec vyschne, ale bahno a trosky se lepí.

Záchranáři bojují proti proudu proti proudícím vodám v bleskové povodni z roku 1975, která zasáhla Rockville v Marylandu. Foto s laskavým svolením NOAA

V roce 1966 zaplavila Arno, italská řeka, která protéká městem Florencie, velká bouře. Malé město, jedno z hlavních měst světa, bylo zaplaveno vodou, blátem a bahnem. Kromě ztráty na životech a škod na budovách došlo ke značnému poškození městské umělecké sbírky. Bahno a sliz pokryly téměř všechno uložené v městských sklepech a přízemních místnostech. Vědci a historici umění dokázali během mnoha let obnovit většinu poškozených artefaktů do dobrého stavu.

Dalším druhem povodňových škod je šíření nemoci. Jak voda teče přes oblast, může zachytávat nejrůznější chemikálie a odpadní produkty, což vede k extrémně nehygienickým podmínkám. V podstatě se všechno a všichni v záplavě vznášejí v jedné velké polévce. I když nemoci obvykle nejsou vytvářeny těmito podmínkami, jsou snadněji přenášeny (většina nemocí se šíří vodou snadněji, než se pohybují vzduchem). Pokud jste v zatopené oblasti, je velmi důležité, abyste pili pouze balenou nebo převařenou vodu a dodržovali další hygienické pokyny. Chcete-li se dozvědět více o tom, co dělat v zaplavených podmínkách, podívejte se na tohoto průvodce vydaného Centrem pro kontrolu nemocí.

Nikdy nebudeme schopni zastavit záplavy. Je nevyhnutelným prvkem v komplexním systému počasí naší atmosféry. Můžeme však pracovat na minimalizaci škod způsobených záplavami, budováním sofistikovaných přehrad, hrází a systémů kanálů. Nejlepší způsob, jak se vyhnout povodňovým škodám, však může být úplné vystoupení z oblastí náchylných k povodním. Stejně jako u mnoha přírodních jevů může být nejrozumnější reakcí na záplavu dostat se z cesty.

Související články

  • Jak fungují hurikány
  • Jak zemětřesení fungují
  • Jak fungují tornáda
  • Jak funguje Lightning
  • Jak měří „hladinu moře“?
  • Co způsobuje roční období?
  • Co je Nor'easter?
  • Pokud se polární ledové čepice roztaví, kolik oceánů vzroste?
  • Proč se hurikány pohybují, jako by měli vlastní mysl?
  • Jaký je rozdíl mezi sněhem, sněžením a mrazivým deštěm??
  • Proč je na vrcholu hory chladnější než na hladině moře?
  • Zmizení Lake Quiz

Další skvělé odkazy

  • Národní správa pro oceány a atmosféru (NOAA)
  • Federální agentura pro řízení mimořádných událostí (FEMA)
  • NOVA Flood Special
  • Zvládání povodní
  • Záplavová témata



Zatím žádné komentáře

Nejzajímavější články o tajemstvích a objevech. Spousta užitečných informací o všem
Články o vědě, prostoru, technologii, zdraví, životním prostředí, kultuře a historii. Vysvětlete tisíce témat, abyste věděli, jak všechno funguje