Niszczycielska siła wody

Masy brązowej wody niosą samochody niczym zabawki, a domy walą się jakby były z kart. Kontenery unoszą się na powierzchni jak kartonowe pudła, a piwnice w ciągu kilku minut stają się zagrażającymi życiu pułapkami. Natura i jej potężne żywioły raz po raz pokazują nam, kto ma przewagę. Na pewno nie ludzie.

Ale jak woda może rozwinąć taką niszczycielską moc? Wyjaśnia to geomorfolog Michael Dietze z zajmującego się badaniem nauk geograficznych Centrum Helmholtza w Poczdamie.

Zacznijmy od tego, że jeden metr sześcienny wody waży jedną tonę. – To oznacza, że woda może wytworzyć ogromne ciśnienie, gdy bezpośrednio trafi na jakąś przeszkodę. Gdy zostanie wprawiona w ruch, powoduje to powstanie ogromnych sił, które działają na samochody lub kontenery, i mogą po prostu popychać je przed sobą, jeśli nie są mocno zakotwiczone – mówi Dietze.

– Dochodzi do tego zjawisko erozji, które może zniszczyć nawet stabilne powierzchnie: gleba eroduje pod wpływem szybko płynącej wody – dodane naukowiec.

Jednym z najbardziej niedocenianych zagrożeń jest ulewny deszcz – ostrzega Niemiecka Służba Meteorologiczna (DWD). Jest on bowiem trudny do przewidzenia i rzadko występuje ponownie w tym samym miejscu. Jak piszą meteorolodzy na swojej stronie internetowej, mogą oni co prawda przewidzieć region opadów, ale nie kiedy i ile dokładnie będzie padać w danym miejscu.

Poważne szkody mogą również wystąpić w regionach, w których początkowo nikt by się ich nie spodziewał, nawet z dala od większych rzek lub wąskich dolin. – Ulewne opady sprowadzają duże ilości wody na glebę, która często jest już tak nasycona wcześniejszymi opadami, że nie może dalej nasiąkać – wyjaśnia geomorfolog Dietze.

Różne rodzaje gleby

Liczy się jednak nie tylko ilość wody. Ważną rolę odgrywa bowiem skład gleby, który wpływa na przepuszczalność gruntu. Czyli na to, czy gleba będzie pozwalać wodzie wsiąkać i czy będzie w stanie ją przechowywać.

Rolę odgrywają tu takie czynniki, jak wielkość porów cząstek gleby lub tzw. koloidy glebowe. Koloidy glebowe występują, gdy w glebie znajdują się ziarna o średnicy mniejszej niż 2 mikrometry (0,002 mm).

Cząsteczki te są tak małe, że nie widać ich gołym okiem. Ich mały rozmiar sprawia również, że koloidy glebowe mają dużą powierzchnię, z którą wiążą się cząsteczki wody. Z drugiej strony sprawia to, że taki rodzaj gleby przepuszcza mniej wody.

Szczególnie glina zawiera wiele koloidów glebowych. Dlatego gleby gliniaste mogą w krótkim czasie wchłonąć i odprowadzić znacznie mniej wody niż gleby piaszczyste.

Z drugiej strony gleba piaszczysta ma wiele dużych porów wypełnionych powietrzem ze względu na duży rozmiar ziaren, ale zawiera mało koloidów. W związku z tym piasek nie jest w stanie utrzymać wody, która szybko odpływa.

Gleby gliniaste mogą zatem po odpowiednim nasączeniu zmagazynować o więcej wody niż piasek. Jeśli przyjrzymy się różnym rodzajom gleby, zdolność magazynowania wody wzrasta od piasku do torfowiska.

Woda toruje sobie drogę

Niezależnie od rodzaju glebu, to gdy jest nasycona, woda nie ma innego wyboru, jak tylko spływać po powierzchni. Następnie uchodzi do strumieni i rzek. – Gdy już dotrze do tych kanałów, może osiągać duże prędkości – mówi Michael Dietze. Na przykład w stacji badań Renu na Uniwersytecie w Kolonii rzeka płynie w normalnych warunkach z prędkością od 1 do 2 metrów na sekundę.

– Im wyższa prędkość, tym większe nachylenie, zwłaszcza na lokalnych stopniach, takich jak nasypy i krawędzie terenu. A im głębsza rzeka, tym więcej mocy może wytworzyć woda przy dnie: tam potrafi ciągnąć z siłą kilku kilogramów. To wystarczy, by poderwać piasek, kamienie i gruz – wyjaśnia dalej Dietze.

Więcej niż tylko woda: fatalna mieszanka

Jednak samo to nie wystarczy, aby zmieść domy i ulice. Tutaj rolę odgrywa nie tylko woda, ale także cząstki, które są przez nią przenoszone. Uderzają one w ziemię, ulice i ściany domów, powodując ogromną erozję.

– Gdy tylko ich części zostaną zaatakowane, materiał znajdujący się pod spodem można poderwać już znacznie łatwiej – wyjaśnia Dietze. W ten sposób woda powoduje podkopy, ponieważ ulice i domy są często budowane na nieutwardzonym gruncie. Dalszy materiał pod powierzchnią łatwo się rozpada. – To połączenie przenoszonych materiałów oraz mocy, z jaką porywane są swobodnie leżące cząsteczki, sprawia, że szybko płynąca woda powoduje tak ogromne szkody w krótkim czasie – dodaje naukowiec.

T​akie powodzie mogą wystąpić wszędzie tam, gdzie pojawiają się obfite opady. Szczególnie niebezpieczne są one w wysokich górach, gdzie nagle pękające tamy puszczają w bieg całe jeziora, a wskutek osuwisk topią się ogromne ilości lodu, zalewając wąskie doliny.

Piwnica ryzyka

Jednak nie tylko erozyjne skutki powodzi stanowią zagrożenie. Są nimi także masy wodne, zarówno na zewnątrz, jak i w budynkach. W szczególności piwnica może stać się śmiertelną pułapką szybciej niż się tego spodziewamy. Nie bez powodu strażacy pilnie przestrzegają przed wchodzeniem do piwnic podczas powodzi. 

Gdy tylko pojawi się w niej woda, nie należy wchodzić do piwnicy, bez względu na to, jak cenne pamiątki i rzeczy są tam przechowywane.

Woda wywiera bowiem ogromny nacisk na okna i drzwi z zewnątrz. – Problemy z otwarciem drzwi w piwnicy mogą wystąpić już przy poziomie wody poniżej 50 centymetrów – ostrzega w rozmowie z niemiecką telewizją WDR Christoph Schoeneborn, rzecznik Związku Straży Pożarnych w Nadrenii Północnej-Westfalii. W zależności od tego, jak szybko napływa woda, piwnica może szybko stać się pułapką, ponieważ nie da się z niej uciec przez okna lub drzwi.

Ale i tutaj nie tylko woda jest zdradliwa: w piwnicy istnieje również zagrożenie ze strony prądu, chemikaliów lub innych zanieczyszczeń, takich jak kał, zarazki czy błoto.

Zanim nadejdzie woda

Ale skoro istnieją już wskazówki dotyczące gotowości na wypadek sytuacji kryzysowych, czy nie istnieje sposób ostrzegania przed takimi ekstremalnymi zdarzeniami pogodowymi?

– Prognozy pogody można wprowadzać do modeli hydrologicznych, aby obliczyć prawdopodobieństwo wystąpienia powodzi – wyjaśnia Michael Dietze. Ale procesy erozyjne nadal są trudne do przewidzenia. – Zwłaszcza, że te ​​zdarzenia zachodzą bardzo szybko, a ich intensywność trudno precyzyjnie ocenić – mówi geomorfolog.

Za pomocą zdjęć satelitarnych, a przede wszystkim sejsmometrów, naukowcy od kilku lat próbują śledzić fale powodziowe niemal w czasie rzeczywistym i obliczać ich intensywność. Badania są jeszcze w powijakach, ale Dietze podkreśla, że mają ogromny potencjał, by w przyszłości jak najszybciej ostrzegać o nadchodzących powodziach.