Neues Modell entwickelt, um Erdrutsche entlang Brandnarben von Waldbränden vorherzusagen

Ein Lauffeuer, gefolgt von einem heftigen Regensturm, ist oft ein Rezept für eine Katastrophe. Ohne Vegetation, die Regen abfängt, kann sich das abfließende Wasser in einen sich schnell bewegenden, höchst zerstörerischen Erdrutsch verwandeln, der als „Müllstrom“ bezeichnet wird und oft die Kraft hat, Autos, Häuser und Autobahnen auszulöschen – was manchmal zu Opfern führt.

Forscher der Northwestern University, die von der US National Science Foundation unterstützt werden, haben ein auf Physik basierendes numerisches Modell erweitert, um Bereiche zu untersuchen und vorherzusagen, die für Murgänge anfällig sind.

„Waldbrände und ihre Folgen, wie Erdrutsche, werden durch die Auswirkungen des Klimawandels verschlimmert und führen in vielen Regionen der Nation zu Verwüstungen“, sagte Bruce Hamilton, Programmdirektor im Directorate for Engineering der NSF. „Diese Forschung kann uns dabei helfen, diese Auswirkungen vorherzusehen und abzumildern.“

Dieses erweiterte Modell könnte schließlich in einem Frühwarnsystem für Menschen in Hochrisikogebieten eingesetzt werden, damit sie evakuieren können, bevor es zu spät ist. Informationen aus Modellsimulationen könnten auch verwendet werden, um neue Infrastrukturen für Zonen mit hoher Gefährdung zu entwerfen – wie z. B. Leitplanken, die schnell fließendes Wasser von Häusern und Straßen wegleiten.

Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Naturgefahren und Erdsystemwissenschaften.

„Die Menschen wollen etwas über ihr unmittelbares und zukünftiges Risiko wissen“, sagte Daniel Horton von Northwestern, der leitende Autor der Studie. „Obwohl es noch nicht den Betriebsstandards entspricht, könnte dieser Modellierungsrahmen eines Tages dazu beitragen, vorherzusagen, wo wahrscheinlich Murgänge auftreten, und zu entscheiden, wer evakuiert werden muss.“

Da der Klimawandel die Wahrscheinlichkeit von Waldbränden und starken Regenfällen erhöht, könnten auch Murgänge häufiger werden. Erst letztes Jahr riss ein Murgang einen 150 Fuß langen Abschnitt der Fahrbahn entlang des Highway 1 in der Nähe von Big Sur, Kalifornien, heraus. Die malerische zweispurige Autobahn war drei Monate lang gesperrt, was den Tourismus in der Region unterbrach.

Die Katastrophe resultierte aus einem Doppelschlag: einem Lauffeuer, das von August bis Dezember 2020 brannte, gefolgt von einem atmosphärischen Fluss – einer langen, dünnen Schnur konzentrierter Feuchtigkeit am Himmel –, der im folgenden Januar fast einen Fuß Regen abließ.

Nach intensiven Regenfällen sind Gebiete mit Waldbrandnarben anfälliger für Sturzfluten. In einer typischen Situation interagiert die Vegetation mit Regen, der dann in den Boden eindringt. Aber wenn eine Fläche abgebrannt ist, ist die Vegetation verschwunden, sodass sie den plötzlichen Feuchtigkeitszufluss nicht mehr abfangen kann. Schlimmer noch, in manchen Regionen schmilzt Wachs aus verbrannter Vegetation, dringt in den Boden ein und verfestigt sich dann. Diese Wachse bilden eine Barriere für Regen und verhindern, dass er in den Boden eindringt. Stattdessen läuft der Regen über die Erdoberfläche und nimmt Steine, Schlamm, Bäume und sogar Autos mit, um zu einem Murgang zu werden.

„Aufgrund des vom Menschen verursachten Klimawandels werden die Bestandteile, die zu Murgängen führen, sicherlich immer häufiger“, sagte Horton.