Hvordan flom fungerer

  • Thomas Dalton
  • 0
  • 2818
  • 304
Folk som gikk oversvømmet gatene i New Orleans etter at leivene brøt fra stormflo forårsaket av orkanen Katrina. Se flere stormbilder. Michael Lewis / National Geographic / Getty Images

Vann er en av de mest nyttige tingene på jorden. Vi drikker den, bader i den, renser med den og bruker den til å lage mat. Mesteparten av tiden er den helt godartet. Men i store nok mengder kan de samme tingene vi bruker for å skylle en tannbørste velte biler, rive hus og til og med drepe.

Oversvømmelse har krevd millioner av liv i løpet av de siste hundre årene alene, mer enn noe annet værfenomen. Orkanen Katrina i New Orleans og syklonen i 2008 som rammet Myanmar er nylige eksempler på den utbredte ødeleggelsen som flom kan medføre.

I denne artikkelen skal vi finne ut hva som får vann til å endre karakter så raskt og se hva som skjer når det gjør det. Vi vil utforske den negative effekten av flom så vel som noen av fordelene. Vi vil også undersøke hvordan menneskelig konstruksjon kan inneholde flom eller i noen tilfeller forårsake det.

innhold
  1. Vann, vann overalt
  2. Uopplagt
  3. Ta meg til elven
  4. Kom helvete eller høyt vann
Oversvømmelse av jordbruksland i Missouri. Kraftig regn våren og sommeren 1993 oversvømmet områder i hele det vestvestlige USA, noe som førte til at den føderale regjeringen erklærte 500 fylker i ni stater som store katastrofeområder.

For å forstå hvordan flom fungerer, må du vite noe om hvordan vann oppfører seg på planeten vår. Den totale mengden vann på jorden har holdt seg ganske konstant i millioner av år (selv om distribusjonen har variert betydelig på den tiden). Hver dag går en veldig liten mengde vann tapt høyt i atmosfæren, der intense ultrafiolente stråler kan bryte et vannmolekyl fra hverandre, men nytt vann slippes også ut fra den indre delen av jorden, av vulkansk aktivitet. Mengden vann som er opprettet og mengden som går tapt er ganske mye lik.

Når som helst er dette volumet av vann i mange forskjellige former. Det kan være flytende, som i hav, elver og regn; solid, som i isbreene i Nord- og Sørpolen; eller gassformet, som i den usynlige vanndampen i luften. Vann skifter fra stat til stat når det blir flyttet rundt planeten av vindstrømmer. Vindstrømmer genereres av solens oppvarmingsaktivitet. Solen skinner mer på området rundt jordens ekvator enn på områder lenger nord og sør, noe som forårsaker et varmeavvik over jordens overflate. I varmere regioner stiger varm luft opp i atmosfæren, og trekker kjøligere luft inn i det fraflyttede rommet. I kjøligere områder synker kald luft og trekker varmere luft inn i det ledige rommet. Jordens rotasjon bryter denne syklusen opp, så det er flere, mindre luftstrømssykluser over hele kloden.

Drevet av disse luftstrømssyklusene beveger jordens vannforsyning seg i en egen syklus. Når solen varmer opp havene, flyter det flytende vann fra havets overflate fordamper i vanndamp i luften. Solen varmer opp denne luften (vanndamp og alt) slik at den stiger gjennom atmosfæren og blir ført med av vindstrømmer. Når denne vanndampen stiger, kjøler den seg ned igjen, kondense i dråper flytende vann (eller krystaller av fast is). Samlinger av disse dråpene kalles skyer. Hvis en sky beveger seg i et kjøligere miljø, kan mer vann kondensere på disse dråpene. Hvis det samler seg nok vann på denne måten, blir dråpene tunge nok til at de faller gjennom luften som utfelling (regn, snø, sludd eller hagl). Noe av dette vannet samler seg i store, underjordiske reservoarer, men det meste danner elver og bekker som renner ut i havene, og fører vannet tilbake til utgangspunktet.

Totalt sett er vindstrømmer i atmosfæren ganske konsistente. På et bestemt tidspunkt på året har strømmer en tendens til å bevege seg på en viss måte over hele kloden. Følgelig opplever spesifikke steder vanligvis den samme slags værforhold år til år. Men i det daglige er været ikke så forutsigbart. Vindstrømmer og nedbør påvirkes av mange faktorer, hovedsakelig geografi og nærliggende værforhold. Et stort antall faktorer kombineres på uendelig mange måter og produserer all slags vær. Noen ganger samhandler disse faktorene på en slik måte at et atypisk volum av flytende vann samles i ett område. For eksempel fører forhold til tider til dannelse av en orkan, som dumper en stor mengde regn uansett hvor den går. Hvis en orkan henger over en region, eller flere orkaner tilfeldigvis beveger seg gjennom området, får landet mye mer nedbør enn normalt.

I 1927 fløt Mississippi-elven og oversvømmet mange byer langs kysten. Foto høflighet NOAA

Siden vannveier dannes sakte over tid, er størrelsen i forhold til mengden vann som normalt akkumuleres i det området. Når det plutselig er et mye større vannmengde, strømmer de vanlige vannveiene over, og vannet sprer seg utover det omkringliggende landet. På sitt mest grunnleggende nivå er dette hva en flom er - en avvikende ansamling av vann i et landområde.

En serie stormer som bringer store mengder regn er den vanligste årsaken til flom, men det er andre. I neste avsnitt skal vi se på noen av måtene flom begynner på, samt noen av faktorene som bestemmer størrelsen på dem.

Kraftig regn våren 2001 oversvømmet Davenport, Iowa. Inntil farvannet falt, måtte lokalbefolkningen komme seg rundt i byen med robåt. FEMA News Photo

I det siste avsnittet så vi at flom oppstår når et atypisk vannvolum samler seg i et område. Det er flere måter dette kan skje, og det er et bredt spekter av hendelser som oppstår når det skjer.

Den slags flom som folk flest er kjent med, oppstår når et uvanlig stort antall regnbyger rammer et område på ganske kort tid. I dette tilfellet blir elvene og bekker som leder vannet til havet ganske enkelt overveldet. De varierende temperaturene i forskjellige årstider fører til forskjellige værmønstre. Om vinteren kan for eksempel luften over havet være varmere enn luften over landet, noe som får vindstrømmen til å bevege seg fra landet ut til havet. Men om sommeren varmer luften over landet og blir varmere enn luften over havet. Dette får vindstrømmen til å snu, slik at mer vann fra havet blir hentet og ført over land. Dette monsun vindsystem kan forårsake en periode med intenst regn som er helt i takt med klimaet resten av året. I noen områder kan denne oversvømmelsen forverres av overflødig vann fra smeltende snø.

Under oversvømmelsen i 1993 fylte frivillige i St. Genevieve, Missouri, sandposer for å bygge provisoriske flomløfter. FEMA News Photo

Det kanskje mest kjente eksemplet på sesongflom er den årlige utvidelsen av Nilen i Egypt. I det gamle Egypt ville monsunregn ved kilden til elven føre til at vannveien strekker seg ut et godt stykke i løpet av sommeren. I dette tilfellet var oversvømmelsen ikke en katastrofe, men en gave. De ekspanderende farvannene ville fordøye fruktbart silt langs elvenes bredder, og gjøre området til et ideelt jordbruksland når elven hadde sunket igjen. Dette er en av hovedfaktorene som gjorde at sivilisasjonen kunne trives i den egyptiske ørkenen. I disse dager blir elven sperret av en demning oppstrøms, som samler sommerregnet og duller den ut gjennom året. Dette har utvidet plantesesongen slik at egyptiske gårder kan dyrke avlinger året rundt.

En annen vanlig kilde til flom er uvanlig tidevannsaktivitet som utvider rekkevidden til havet lenger inn i landet enn normalt. Dette kan være forårsaket av spesielle vindmønstre som skyver havvannet i en uvanlig retning. Det kan også være forårsaket av tsunamier, store bølger i havet utløst av et skifte i jordskorpen.

Sentrum av Johnstown, Pennsylvania, etter den katastrofale flommen i 1889. I tillegg til å ødelegge Johnstown, oversvømmet vannmuren også byer lenger 'nedstrøms', inkludert Washington, D.C. Foto høflighet NOAA Photo courtesy NOAA Sentrum av Johnstown, Pennsylvania, etter den katastrofale flommen i 1889. I tillegg til å ødelegge Johnstown, oversvømmet vannmuren også byer lenger 'nedstrøms', inkludert Washington, D.C. Foto høflighet NOAA Photo courtesy NOAA

Flom kan også oppstå når en menneskeskapt demning pauser. Vi bygger demninger for å endre strømmen av elver slik at de passer til våre egne formål. I utgangspunktet samler demningen elvevannet i et stort reservoar, slik at vi kan bestemme når vi skal øke eller redusere elvens strømning, i stedet for å la naturen bestemme. Ingeniører bygger demninger som vil tåle en mengde vann som sannsynligvis vil samle seg. Noen ganger hoper det seg imidlertid mer vann enn ingeniørene spådde, og damstrukturen brytes under trykk. Når dette skjer frigjøres en enorm mengde vann på en gang, noe som får en voldsom "vegg" med vann til å skyve over landet. I 1889 skjedde en slik flom i Johnstown, Pennsylvania. Beboerne ble advart om at flommen kom, men mange avfeide varselet som grunnløs panikk. Da den farende muren med vann traff, ble mer enn 2000 mennesker drept på bare noen få minutter.

Alvorlighetsgraden av en flom avhenger ikke bare av mengden vann som samler seg i løpet av en periode, men også av landets evne til å takle dette vannet. Som vi har sett, er ett av elementene størrelsen på elver og bekker i et område. Men en like viktig faktor er landets absorberingsevne. Når det regner, fungerer jord som en slags svamp. Når landet er mettet -- det vil si har suget opp alt vannet det kan - alt mer vann som samler seg må strømme som avrenning.

Noen materialer blir mettet mye raskere enn andre. For å se hvordan dette fungerer, ta bare en bøtte med vann ute og prøv å fukte forskjellige overflater. Jord midt i skogen er en utmerket svamp. Du kan dumpe flere bøtter med vann på den, og det ville suge vannet helt opp. Rock er ikke så absorberende - det ser ikke ut til å suge vann. Hard leire faller et sted i mellom. Generelt er jord som er dyrket for avlinger mindre absorberende enn umulig mark, så det kan være mer sannsynlig at jordbruksarealer vil få flom enn naturområder.

En av de minst absorberende overflatene rundt er betong. I neste avsnitt får vi se hvordan betong, asfalt og annen menneskelig konstruksjon kan påvirke flom.

Oversvømte gater i St. Genevieve, Missouri. Den lille byen var en av de mange midtvestlige byene som ble ødelagt av flom sommeren 1993. FEMA News Photo

I det siste avsnittet så vi at flomnivået bestemmes av mengden vann som samler seg i et område, samt landoverflatens natur. Etter hvert som sivilisasjonen har utvidet seg, har mennesker endret landskapet på flere måter. I den vestlige verden har en av de viktigste endringene vært å dekke bakken i asfalt og betong. Disse overflatene er tydeligvis ikke de beste svampene rundt: Nesten alt regn som samler seg blir avrenning. I et industrialisert område uten godt dreneringssystem kan det hende det ikke krever mye regn for å forårsake betydelig flom.

Noen byer, for eksempel Los Angeles, har konstruert konkrete flomavlastningskanaler for å forhindre dette problemet. Når det regner mye, renner vannet ut i disse kanalene, som slynger seg ut av byen hvor vannet kan absorberes bedre. Slike systemer kan imidlertid føre til flom lenger ned langs linjen. Når du dekker et område i betong og asfalt, kutter du i hovedsak en del av jordas naturlige svamp, så resten av svampen har mye mer vann å forholde seg til.

Et lignende problem kan oppstå med diker, store vegger bygget langs elver for å forhindre at de renner over. Disse strukturene utvider de naturlige breddene av elven, slik at mye mer vann kan strømme gjennom den. Men selv om de kan være effektive med å holde vann ute fra ett område, gjør de vanligvis problemer for et område nede på linjen, der det ikke er fløyer. Dette området får alle flomvannene som ville ha spredd seg lenger opp i elven. En annen fare for lever er at de, som demninger, kan bryte. Når dette skjer, renner en stor mengde vann ut på landet i løpet av kort tid. Dette kan forårsake noen av de farligste flomforholdene.

Bølgebryggvegger i Maryland, bygget for å bremse erosjon fra stranden Foto høflighet NOAA

Folk har ikke hatt stor suksess med å kontrollere flom langs kysten. Overdreven vann i disse områdene er spesielt ødeleggende for menneskeskapte strukturer på grunn av erosjonen det forårsaker. En metode for å kontrollere denne erosjonen er å bygge gjerder og vegger der vannet møter landet. Dette holder bølgenes kraft i sjakk, slik at de ikke slites ned på stranden. Men strukturene forstyrrer også prosessen med stranddannelse. Når du blokkerer vannet fra å bevege seg mot kysten, kan ikke havet fordele sand, og du får ikke vakre strender.

Et annet problem med gjerder og vegger er at det bare er så mye de kan gjøre. I grunnen endrer strendene miljøer, støpt av havets overveldende kraft. De er i sin natur, ment å bli erodert og beveget av den dynamiske handlingen fra bølger. Oversvømmelse er en vanlig del av denne prosessen, og vil sannsynligvis fortsette å være uansett hva vi gjør.

En breeched levee langs Mississippi-elven, under den store flommen i 1927 Photo courtesy NOAA

Det samme kan sies for mange innlandsområder. Selv om en elv kan virke som en stabil, umulig funksjon i landskapet, er det virkelig en levende, dynamisk enhet. Dette gjelder særlig store elver, som Mississippi i USA og Yangtze og Huang He i Kina. Over tid utvider disse vannveiene, skifter vei dramatisk og kan til og med endre strømningsretningen. Av denne grunn er landet rundt bredden av en elv svært utsatt for flom.

Dessverre er elver også naturlige trekkplater for sivilisasjonen. Blant annet gir de en konstant tilførsel av vann, rik jord og et enkelt transportmiddel. Når vannstanden er lav, bygger folk langs bredden og nyter alle fordelene. På et tidspunkt er det på tide at vannet skifter, og menneskene som har bygd langs flomslettene oppdager raskt at de lever på usunt grunn. Hvis det er omfattende bygging i disse områdene, kan flomskadene være ødeleggende.

I neste avsnitt skal vi se på de forskjellige slags flomskader for å se hvordan vanlig vann kan være en ødeleggende styrke.

Biler stablet opp av en flash-flom i 1972 i Rapid City, South Dakota. Foto høflighet NOAA

Den verste skaden fra flom, tap av liv og hjem, er først og fremst forårsaket av den kraftige strømmen av rennende vann. I en flom kan to fot (61 cm) vann bevege seg med nok kraft til å vaske en bil unna, og 15 cm vann kan banke deg av føttene. Det kan virke overraskende at vann, til og med mye vann, kan pakke en slik tapet. Tross alt kan du fredelig bade i havet uten å bli slått rundt, og det er en enorm mengde vann i bevegelse. Og i de fleste tilfeller er en rennende elv ikke sterk nok til å slå deg over. Så hvorfor oppfører flomvann annerledes?

Et hus som ble båret nedstrøms ved flom i 1997 i Arboga, California Photo med tillatelse fra NOAA

Flomvann er farligere fordi de kan utøve mye mer trykk enn en vanlig elv eller et rolig hav. Dette skyldes de enorme forskjellene i vannvolum som eksisterer under mange flom. I en flom kan det samle seg mye vann i et område mens det knapt er vann i et annet område. Vann er ganske tungt, så det beveger seg veldig raskt for å "finne sitt eget nivå." Jo større forskjell mellom vannmengder over et område, jo større er bevegelseskraften. Men på et bestemt tidspunkt ser ikke vannet så dypt ut, og det virker ikke spesielt farlig - før det er for sent. Nesten halvparten av alle flomdødsfall skyldes at folk forsøker å kjøre bilene sine gjennom rusende vann. Det er mye mer vann i havet enn i en flom, men det slår oss ikke fordi det er ganske jevnt fordelt - vann i et rolig hav er ikke hastverk med å finne sitt eget nivå.

De farligste flommene er flash flom, som er forårsaket av en plutselig, intens ansamling av vann. Blitzflom rammer et område like etter at vannet begynner å samle seg (enten det er fra mye regn eller av en annen årsak), så mye av tiden ser folk dem ikke komme. Siden det er mye vann samlet i ett område, har flomvann en tendens til å bevege seg med mye kraft, og banker mennesker, biler og til og med hus ut av veien. Blitzflom kan være spesielt ødeleggende når en kraftig tordenvær dumper et høyt volum regn på et fjell. Vannet beveger seg nedover fjellet i enorm hastighet, pløyer gjennom alt i dalene nedenfor.

En tilhenger, bil og telefonstang stablet opp av en flom fra 1977 i Georgia Photo med tillatelse fra NOAA

En av de verste flashflommene i USAs historie skjedde i 1976, i Big Thompson Canyon, Colorado. På mindre enn fem timer dumpet tordenvær i nærliggende områder mer regn enn regionen vanligvis opplever på et år. Big Thompson River, normalt en grunt, sakte bevegelig vannvei, brått forvandlet til en ustoppelig torrent, og dumpet 233.000 gallon (882.000 L) vann i canyon hvert sekund. Tusenvis av bobiler hadde samlet seg i canyon for å feire hundreårsdagen for staten Colorado. Flommen skjedde så raskt at det ikke var tid til å advare. Da den rammet, ble hundrevis av mennesker skadet, og 139 ble drept.

En mindre katastrofal slags skade er enkel fuktighet. De fleste bygninger kan holde regnet ute, men de er ikke bygget for å være vanntette. Hvis vannstanden er høy nok, siver mye vann inn i husene og suger alt. Men i de fleste tilfeller er ikke det viktigste skadelige elementet selve vannet, men gjørmen det fører med seg. Når vann renner over landskapet, plukker det opp mye søppel. Når flommen er over, synker vannstanden og alt til slutt tørker ut, men gjørmen og søppel holder seg rundt.

Redningsarbeidere kjemper oppstrøms mot rusende farvann i en flashflom fra 1975 som rammet Rockville, Maryland. Foto høflighet NOAA

I 1966 oversvømmet en stor storm Arno, en italiensk elv som renner gjennom byen Firenze. Den lille byen, en av verdens hovedsteder i byen, ble overkjørt med vann, gjørme og generell slim. I tillegg til tap av liv og skader på bygninger, ble det mye skade på byens kunstsamling. Slam og slim dekket nesten alt som var lagret i byens kjellere og rom på bakkenivå. Gjennom mange års arbeid har forskere og kunsthistorikere kunnet gjenopprette de fleste av de skadede gjenstandene til god stand.

En annen form for flomskader er spredning av sykdom. Når vann renner over et område, kan det plukke opp alle slags kjemikalier og avfallsprodukter, noe som fører til ekstremt usanitære forhold. I hovedsak flyter alt og alle i en flom sammen i en stor suppe. Selv om sykdommer vanligvis ikke er skapt av disse forholdene, overføres de lettere (de fleste sykdommer sprer seg lettere gjennom vann enn de beveger seg gjennom luften). Hvis du befinner deg i et oversvømmet område, er det veldig viktig at du bare drikker flaske- eller kokt vann og overholder andre sanitærretningslinjer. For å lære mer om hva du kan gjøre i oversvømte forhold, sjekk ut denne guiden satt ut av Center for Disease Control.

Vi vil aldri kunne stoppe flom. Det er et uunngåelig element i det komplekse værsystemet i atmosfæren. Vi kan imidlertid arbeide for å minimere skaden som blir påført ved flom, ved å bygge sofistikerte demninger, løver og kanalsystemer. Men den beste måten å unngå flomskader kan være å rygge helt ut av flomutsatte områder. Som med mange naturfenomener, kan den mest fornuftige reaksjonen på flom være å komme ut av veien.

relaterte artikler

  • Hvordan orkaner fungerer
  • Slik fungerer jordskjelv
  • Slik fungerer tornadoer
  • Hvordan lyn fungerer
  • Hvordan måler de "havnivå"?
  • Hva som forårsaker årstidene?
  • Hva er en nordøst?
  • Hvis de polare ishettene smeltet, hvor mye ville havene stige?
  • Hvorfor beveger orkaner seg som om de har et eget sinn?
  • Hva er forskjellen mellom snø, sludd og iskaldt regn?
  • Hvorfor er det kaldere på toppen av et fjell enn det er på havnivået?
  • Forsvinner Lake Quiz

Flere gode lenker

  • National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)
  • Federal Emergency Management Agency (FEMA)
  • NOVA Flood Special
  • Mestring av flom
  • Oversvømmelsesemner



Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.

De mest interessante artiklene om hemmeligheter og oppdagelser. Mye nyttig informasjon om alt
Artikler om vitenskap, rom, teknologi, helse, miljø, kultur og historie. Forklare tusenvis av emner slik at du vet hvordan alt fungerer