Eine Langzeitstudie des pazifischen Nordwestens zu Erdrutschen, Holzkahlschlägen und dem Bau von Straßen zeigt, dass die Bewirtschaftungsgeschichte eines Waldes einen größeren Einfluss darauf hat, wie oft Erdrutsche auftreten und wie schwer sie sind, im Vergleich dazu, wie viel Wasser durch eine Wasserscheide fließt.
Die Forschungsergebnisse, die von der außerordentlichen Professorin für Forsttechnik Catalina Segura und der Doktorandin Arianna Goodman vom Oregon State University College of Forestry geleitet wurden, wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Erdoberflächenprozesse und Landformen.
Die Untersuchung der Faktoren hinter der Häufigkeit und dem Ausmaß der Landseite ist von entscheidender Bedeutung, da Rutschungen in allen 50 Bundesstaaten auftreten und durchschnittlich mehr als 25 Todesfälle pro Jahr verursachen, so die Geologischer Dienst der Vereinigten Staaten. Die USGS beziffert den jährlichen durchschnittlichen wirtschaftlichen Schaden durch Erdrutsche auf mehr als 1 Milliarde US-Dollar.
„Das Verständnis der langfristigen Auswirkungen von Waldpraktiken wie Abholzung und Straßenbau ist entscheidend für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung“, sagte Segura. „Dies erfordert Beobachtungen auf Zeitskalen, die Reaktionen auf vergangene und laufende Bewirtschaftungspraktiken erfassen – unter Berücksichtigung des Zeitpunkts von Überschwemmungen, der Anfälligkeit der Landschaft für Erdrutsche sowie der Lieferung und Bewegung von Holz.“
Ein Forschungsteam, dem Julia Jones vom OSU College of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences und Frederick Swanson vom US Forest Service angehörten, konzentrierte sich auf die Wasserscheide des Lookout Creek im Westen Oregons und untersuchte eine jahrzehntelange Geschichte des Kahlschlags alter Bestände und damit verbundener Straßenbau und wie sich diese Praktiken auf Überschwemmungen, Erdrutsche, große Holzstücke, die Wasserwege verstopfen, und Kanaländerungen auswirkten.
Trümmerströme tragen riesige Mengen an Sedimenten und großem Holz zu Strömen bei, sagte Segura. Diese Eingaben steuern jahrzehntelang die Reaktion eines Kanals auf große Strömungen – das Ausmaß der stattfindenden Erosion und Ablagerung. Die Regulierung der Einträge erfolgt durch die Forstpraxis eines Gebiets, die natürliche Anfälligkeit einer Wasserscheide für Erosion und die Häufigkeit großer Hochwasserereignisse.
Das 64 Quadratkilometer große Wassereinzugsgebiet Lookout Creek ist Teil des HJ Andrews Experimental Forest, einer langfristigen Forschungsstätte in der Cascade Range, die von der National Science Foundation und dem Forest Service finanziert wird. Abholzung und Straßenbau begannen im Lookout Creek-Gebiet im Jahr 1950 und wurden in den 1980er Jahren weitgehend eingestellt, was es den Wissenschaftlern ermöglichte, die Auswirkungen der Waldbewirtschaftungspraktiken auf Rutschungen und Überschwemmungen während und nach der Zeit der aktiven Bewirtschaftung zu verfolgen.
Die Forscher untersuchten fünf Zeiträume: 1950 bis November 1964 (anfängliche Abholzung und Straßenbau; Dezember 1964 bis Januar 1965 (erste große Überschwemmung); Februar 1965 bis 1995 (Zeitraum zwischen den Überschwemmungen); 1996 (zweite große Überschwemmung) und 1997 bis 2020 (Zeit nach der Flut).
Die Wissenschaftler stellen fest, dass die Wasserscheide des Lookout Creek aus drei Zonen unterschiedlicher und gegensätzlicher geologischer Geschichte besteht: eine Zone mit relativ glattem Gelände und U-förmigen Tälern; eine andere, die durch unregelmäßige Topographie, raue Oberflächen und mäßige Steilheit gekennzeichnet ist; und ein drittes mit V-förmigen Tälern, steilen Hängen und engen Abflüssen.
„In jedem der fünf Zeiträume hing die Häufigkeit von Erdrutschen und Murgängen von den Bedingungen ab, die durch die Managementpraktiken in früheren Zeiträumen geschaffen wurden“, sagte Segura. „Die Reaktionen der Wassereinzugsgebiete unterschieden sich erwartungsgemäß etwas zwischen den Zonen – Orte, die einst vergletschert waren und breite Täler haben, sind weniger anfällig für Erdrutsche und Murgänge als steiles Gelände mit schwachem, erodierbarem Gestein.“
Selbst kleine Überschwemmungen verursachten in den ersten 15 Jahren des Straßenbaus und der Abholzung sowie während der laufenden Abholzung in der frühen Zeit zwischen großen Überschwemmungsereignissen Erdrutsche und Flusskanalveränderungen, sagte sie.
„Große Überschwemmungen in den Jahren 1964-65, als die Ernte stattfand, erzeugten viel größere geomorphologische Reaktionen als die große Flut von 1996, mehr als ein Jahrzehnt nachdem die Abholzung eingestellt wurde“, sagte Segura.
Die Auswirkungen auf die Landschaft waren 2011 beim drittgrößten Hochwasserereignis aller Zeiten vernachlässigbar, fanden die Forscher heraus; zu diesem Zeitpunkt waren kahle Stellen des Waldes neu bepflanzt und die neuen Bäume 20 bis 70 Jahre alt.
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Arianna C. Goodman et al., Siebzig Jahre Wasserscheide-Reaktion auf Überschwemmungen und veränderte Forstwirtschaftspraktiken im Westen von Oregon, USA, Erdoberflächenprozesse und Landformen (2022). DOI: 10.1002/bes.5537