Come funzionano le inondazioni

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La gente che camminava ha allagato le strade di New Orleans dopo che gli argini si sono staccati dalle mareggiate causate dall'uragano Katrina. Guarda altre foto della tempesta. Michael Lewis / National Geographic / Getty Images

L'acqua è una delle cose più utili sulla Terra. Lo beviamo, ci bagniamo, ci puliamo e lo usiamo per cucinare. Il più delle volte, è completamente benigno. Ma in quantità abbastanza grandi, le stesse cose che usiamo per sciacquare uno spazzolino da denti possono ribaltare automobili, demolire case e persino uccidere.

Solo negli ultimi cento anni le inondazioni hanno causato milioni di vittime, più di qualsiasi altro fenomeno meteorologico. L'uragano Katrina a New Orleans e il ciclone del 2008 che ha colpito il Myanmar sono esempi recenti della devastazione diffusa che le inondazioni possono subire.

In questo articolo, scopriremo cosa fa cambiare il carattere dell'acqua così rapidamente e vedremo cosa succede quando lo fa. Esploreremo l'impatto negativo delle inondazioni e alcuni dei vantaggi. Esamineremo anche come la costruzione umana possa contenere le inondazioni o, in alcuni casi, causarle.

Contenuti
  1. Acqua, acqua ovunque
  2. Sotto il tempo
  3. Portami al fiume
  4. Vieni all'inferno o all'acqua alta
Inondazioni di terreni agricoli nel Missouri. Forti piogge nella primavera e nell'estate del 1993 hanno allagato aree in tutto il Midwest degli Stati Uniti, portando il governo federale a dichiarare 500 contee in nove stati come aree di grave disastro.

Per capire come funzionano le alluvioni, devi sapere qualcosa su come si comporta l'acqua sul nostro pianeta. La quantità totale di acqua sulla Terra è rimasta abbastanza costante per milioni di anni (sebbene la sua distribuzione sia variata notevolmente in quel periodo). Ogni giorno, una piccolissima quantità di acqua viene persa in alto nell'atmosfera, dove i raggi ultraviolenti intensi possono rompere una molecola d'acqua, ma nuova acqua viene emessa anche dalla parte interna della Terra, dall'attività vulcanica. La quantità di acqua che viene creata e la quantità che viene persa sono praticamente uguali.

In qualsiasi momento, questo volume d'acqua è in molte forme diverse. Può essere liquido, come negli oceani, nei fiumi e nella pioggia; solido, come nei ghiacciai del Polo Nord e del Polo Sud; o gassoso, come nel vapore acqueo invisibile nell'aria. L'acqua cambia da stato a stato mentre viene spostata in tutto il pianeta correnti di vento. Le correnti del vento sono generate dall'attività di riscaldamento del sole. Il sole splende di più nell'area intorno all'equatore terrestre di quanto non faccia nelle aree più a nord e sud, causando una discrepanza di calore sulla superficie del globo. Nelle regioni più calde, l'aria calda sale nell'atmosfera, attirando aria più fresca nello spazio vuoto. Nelle regioni più fredde, l'aria fredda affonda, attirando aria più calda nello spazio vuoto. La rotazione della Terra interrompe questo ciclo, quindi ci sono diversi cicli di corrente d'aria più piccoli in tutto il globo.

Spinto da questi cicli di corrente d'aria, l'approvvigionamento idrico della Terra si muove secondo un ciclo tutto suo. Quando il sole riscalda gli oceani, l'acqua liquida dalla superficie dell'oceano evapora in vapore acqueo nell'aria. Il sole riscalda quest'aria (vapore acqueo e tutto il resto) in modo che si alzi nell'atmosfera e venga trasportata dalle correnti del vento. Quando questo vapore acqueo sale, si raffredda di nuovo, condensazione in goccioline di acqua liquida (o cristalli di ghiaccio solido). Vengono chiamate raccolte di queste goccioline nuvole. Se una nuvola si sposta in un ambiente più fresco, più acqua potrebbe condensarsi su queste goccioline. Se si accumula abbastanza acqua in questo modo, le goccioline diventano abbastanza pesanti da cadere nell'aria come precipitazione (pioggia, neve, nevischio o grandine). Parte di quest'acqua si raccoglie in grandi bacini sotterranei, ma la maggior parte forma fiumi e torrenti che scorrono negli oceani, riportando l'acqua al punto di partenza.

Nel complesso, le correnti di vento nell'atmosfera sono abbastanza consistenti. In un particolare periodo dell'anno, le correnti tendono a spostarsi in un certo modo in tutto il mondo. Di conseguenza, luoghi specifici generalmente sperimentano lo stesso tipo di condizioni meteorologiche di anno in anno. Ma giorno per giorno, il tempo non è così prevedibile. Le correnti e le precipitazioni del vento sono influenzate da molti fattori, principalmente dalla geografia e dalle condizioni meteorologiche circostanti. Un numero enorme di fattori si combinano in una varietà infinita di modi, producendo tutti i tipi di tempo. Occasionalmente, questi fattori interagiscono in modo tale che un volume atipico di acqua liquida si raccolga in un'area. Ad esempio, le condizioni causano occasionalmente la formazione di un uragano, che scarica una grande quantità di pioggia ovunque vada. Se un uragano si sofferma su una regione, o più uragani si muovono attraverso l'area, la terra riceve molte più precipitazioni del normale.

Nel 1927, il fiume Mississippi straripò, allagando molte città lungo la sua costa. Foto per gentile concessione di NOAA

Poiché i corsi d'acqua si formano lentamente nel tempo, la loro dimensione è proporzionale alla quantità di acqua che normalmente si accumula in quella zona. Quando improvvisamente c'è un volume d'acqua molto maggiore, i normali corsi d'acqua traboccano e l'acqua si diffonde sul terreno circostante. Al suo livello più elementare, questo è ciò che è un'alluvione: un accumulo anomalo di acqua in un'area di terra.

Una serie di tempeste che portano enormi quantità di pioggia è la causa più comune di inondazioni, ma ce ne sono altre. Nella sezione successiva, esamineremo alcuni dei modi in cui iniziano le alluvioni, nonché alcuni dei fattori che determinano la loro entità.

Forti piogge nella primavera del 2001 hanno allagato Davenport, Iowa. Fino a quando le acque non si abbassarono, la gente del posto doveva spostarsi in città in barca a remi. FEMA News Photo

Nell'ultima sezione, abbiamo visto che le inondazioni si verificano quando un volume d'acqua atipico si raccoglie in un'area. Ci sono molti modi in cui ciò può accadere e un'ampia gamma di eventi che si verificano quando accade.

Il tipo di inondazione che la maggior parte delle persone conosce si verifica quando un numero insolitamente elevato di temporali colpisce un'area in un periodo di tempo abbastanza breve. In questo caso, i fiumi e i torrenti che deviano l'acqua verso l'oceano sono semplicemente sopraffatti. Le temperature variabili delle diverse stagioni portano a diversi modelli meteorologici. In inverno, ad esempio, l'aria sull'oceano potrebbe essere più calda dell'aria sulla terra, provocando il movimento del flusso del vento dalla terra al mare. Ma in estate l'aria sopra la terra si riscalda, diventando più calda dell'aria sopra l'oceano. Ciò fa invertire la corrente del vento, in modo che più acqua dall'oceano venga raccolta e trasportata sulla terra. Questo monsone il sistema eolico può provocare un periodo di piogge intense che è completamente fuori dal clima nel resto dell'anno. In alcune zone, questa inondazione può essere esacerbata dall'eccesso di acqua dovuta allo scioglimento della neve.

Durante l'alluvione del 1993, i volontari a St. Genevieve, Missouri, hanno riempito sacchi di sabbia per costruire argini improvvisati. FEMA News Photo

Forse l'esempio più noto di inondazioni stagionali è l'espansione annuale del fiume Nilo in Egitto. Nell'antico Egitto, le piogge monsoniche alla sorgente del fiume avrebbero fatto sì che il corso d'acqua si estendesse per una buona distanza durante l'estate. In questo caso, l'allagamento non è stato un disastro, ma una manna dal cielo. Le acque in espansione spargerebbero limo fertile lungo le rive del fiume, rendendo l'area ideale terreno agricolo una volta che il fiume si fosse abbassato di nuovo. Questo è uno dei fattori principali che ha permesso alla civiltà di prosperare nel deserto egiziano. In questi giorni il fiume è bloccato da una diga a monte, che raccoglie le piogge estive e le distribuisce durante tutto l'anno. Ciò ha prolungato la stagione della semina in modo che le fattorie egiziane possano coltivare raccolti tutto l'anno.

Un'altra fonte comune di inondazioni è l'attività insolita delle maree che estende la portata dell'oceano più all'interno del normale. Ciò potrebbe essere causato da particolari andamenti del vento che spingono l'acqua dell'oceano in una direzione insolita. Può anche essere causato da tsunami, grandi onde nell'oceano innescate da uno spostamento nella crosta terrestre.

Downtown Johnstown, Pennsylvania, dopo la disastrosa alluvione del 1889. Oltre a distruggere Johnstown, il muro d'acqua ha allagato anche le città più "a valle", inclusa Washington, DC. Foto concessa da NOAA Foto concessa da NOAA Downtown Johnstown, Pennsylvania, dopo la disastrosa alluvione del 1889. Oltre a distruggere Johnstown, il muro d'acqua ha allagato anche le città più "a valle", inclusa Washington, DC. Foto concessa da NOAA Foto concessa da NOAA

Le inondazioni possono anche verificarsi quando un artificiale diga pause. Costruiamo dighe per modificare il flusso dei fiumi in base ai nostri scopi. Fondamentalmente, la diga raccoglie l'acqua del fiume in un grande serbatoio in modo che possiamo decidere quando aumentare o diminuire il flusso del fiume, piuttosto che lasciare che sia la natura a decidere. Gli ingegneri costruiscono dighe in grado di resistere a qualsiasi quantità di acqua che potrebbe accumularsi. Di tanto in tanto, tuttavia, si accumula più acqua di quanto previsto dagli ingegneri e la struttura della diga si rompe sotto pressione. Quando ciò accade, una quantità enorme di acqua viene rilasciata tutta in una volta, provocando un violento "muro" d'acqua che spinge attraverso il terreno. Nel 1889, una simile inondazione si verificò a Johnstown, in Pennsylvania. I cittadini sono stati avvertiti che il diluvio stava arrivando, ma molti hanno respinto l'allerta come panico infondato. Quando il muro d'acqua impetuoso ha colpito, più di 2.000 persone sono state uccise in pochi minuti.

La gravità di un'alluvione dipende non solo dalla quantità di acqua che si accumula in un periodo di tempo, ma anche dalla capacità del terreno di affrontare quest'acqua. Come abbiamo visto, un elemento di questo è la dimensione dei fiumi e dei torrenti in un'area. Ma un fattore altrettanto importante è la terra assorbenza. Quando piove, il suolo agisce come una sorta di spugna. Quando la terra è saturato -- cioè, ha assorbito tutta l'acqua che può - qualsiasi altra acqua che si accumula deve scorrere come deflusso.

Alcuni materiali si saturano molto più rapidamente di altri. Per vedere come funziona, prendi un secchio d'acqua all'esterno e prova a bagnare varie superfici. Il terreno in mezzo alla foresta è un'ottima spugna. Potresti versarci sopra diversi secchi d'acqua e assorbirebbe l'acqua. La roccia non è così assorbente - non sembra affatto assorbire l'acqua. L'argilla dura cade da qualche parte nel mezzo. In generale, il suolo che è stato lavorato per le colture è meno assorbente dei terreni incolti, quindi le aree agricole possono essere più soggette a inondazioni rispetto alle aree naturali.

Una delle superfici meno assorbenti intorno è il cemento. Nella prossima sezione vedremo come il cemento, l'asfalto e altre costruzioni umane possono influenzare le inondazioni.

Strade allagate a St. Genevieve, Missouri. La piccola città è stata una delle tante città del Midwest devastata dalle inondazioni nell'estate del 1993. FEMA News Photo

Nell'ultima sezione abbiamo visto che il grado di allagamento è determinato dalla quantità di acqua che si accumula in un'area, oltre che dalla natura della superficie terrestre. Con l'espansione della civiltà, gli esseri umani hanno alterato il paesaggio in molti modi. Nel mondo occidentale, uno dei cambiamenti più significativi è stato il rivestimento del terreno in asfalto e cemento. Ovviamente queste superfici non sono le migliori spugne in circolazione: quasi tutta la pioggia che si accumula diventa deflusso. In un'area industrializzata senza un buon sistema di drenaggio, potrebbe non essere necessaria molta pioggia per causare inondazioni significative.

Alcune città, come Los Angeles, hanno costruito canali di soccorso inondazioni in cemento per prevenire questo problema. Quando piove molto, l'acqua scorre in questi canali, che serpeggiano fuori dalla città dove l'acqua può essere assorbita meglio. Tuttavia, questi tipi di sistemi possono causare allagamenti più in là. Quando copri un'area in cemento e asfalto, stai essenzialmente tagliando una parte della spugna naturale della Terra, quindi il resto della spugna ha molta più acqua da affrontare.

Un problema simile può sorgere con argini, grandi muri costruiti lungo i fiumi per impedirne lo straripamento. Queste strutture estendono le sponde naturali del fiume in modo che molta più acqua possa fluire attraverso di esso. Ma mentre possono essere efficaci nel mantenere l'acqua fuori da un'area, di solito peggiorano i problemi per un'area lungo la linea, dove non ci sono argini. Quella zona riceve tutte le acque di piena che si sarebbero estese più a monte del fiume. Un altro pericolo degli argini è che, come le dighe, possono rompersi. Quando ciò accade, una grande quantità di acqua defluisce sulla terra in un breve periodo di tempo. Ciò può causare alcune delle condizioni di alluvione più pericolose.

Muri frangiflutti nel Maryland, costruiti per rallentare l'erosione della spiaggia Foto concessa da NOAA

Le persone non hanno avuto molto successo nel controllo delle inondazioni lungo le coste. L'acqua in eccesso in queste aree è particolarmente distruttiva per le strutture artificiali a causa dell'erosione che provoca. Un metodo per controllare questa erosione è costruire recinzioni e muri dove l'acqua incontra la terra. Ciò tiene a bada la potenza delle onde, quindi non logorano la spiaggia. Ma le strutture interferiscono anche con il processo di formazione della spiaggia. Quando blocchi l'acqua dal muoversi contro la costa, l'oceano non può distribuire sabbia e non ottieni belle spiagge.

Un altro problema con recinzioni e muri è che possono fare così tanto. Fondamentalmente, le spiagge stanno cambiando l'ambiente, plasmate dalla forza prepotente dell'oceano. Lo sono, per loro stessa natura, ipotetico essere eroso e mosso dall'azione dinamica delle onde. Le inondazioni sono una parte regolare di questo processo e molto probabilmente continueranno a esserlo, indipendentemente da ciò che facciamo.

Un argine brulicante lungo il fiume Mississippi, durante la grande alluvione del 1927 Foto concessa da NOAA

Lo stesso si può dire per molte zone interne. Mentre un fiume può sembrare a noi una caratteristica stabile e inamovibile del paesaggio, è davvero un'entità vibrante e dinamica. Ciò è particolarmente vero per i grandi fiumi, come il Mississippi negli Stati Uniti e lo Yangtze e l'Huang He in Cina. Nel tempo, questi corsi d'acqua si espandono, cambiano drasticamente il loro percorso e possono persino cambiare la direzione del flusso. Per questo motivo, il terreno attorno alle rive di un fiume è altamente suscettibile alle inondazioni.

Sfortunatamente, i fiumi sono anche attrazioni naturali per la civiltà. Tra le altre cose, forniscono un rifornimento costante di acqua, terreni ricchi e un facile mezzo di trasporto. Quando il livello dell'acqua è basso, le persone costruiscono lungo le sue sponde e godono di tutti i suoi benefici. Ad un certo punto, arriva il momento che l'acqua si sposti e le persone che hanno costruito lungo le pianure alluvionali scoprono rapidamente di vivere su un terreno malsano. Se ci sono costruzioni estese in queste aree, i danni causati dalle inondazioni possono essere devastanti.

Nella prossima sezione, esamineremo i diversi tipi di danni provocati dalle inondazioni per vedere come l'acqua ordinaria può essere una forza devastante.

Auto ammucchiate da un'alluvione improvvisa del 1972 a Rapid City, South Dakota. Foto per gentile concessione di NOAA

I peggiori danni da inondazioni, la perdita di vite umane e case, sono causati principalmente dalla forza dell'acqua che scorre. In caso di inondazione, due piedi (61 cm) d'acqua possono muoversi con una forza sufficiente per lavare via un'auto e 6 pollici (15 cm) di acqua possono farti cadere. Può sembrare sorprendente che l'acqua, anche molta acqua, possa imballare un tale wallop. Dopotutto, puoi nuotare pacificamente nell'oceano senza essere sbattuto, e questa è un'enorme quantità di acqua in movimento. E nella maggior parte dei casi, un fiume che scorre non è abbastanza forte da farti cadere. Allora perché le acque alluvionali si comportano in modo diverso?

Una casa che è stata portata a valle dall'alluvione del 1997 ad Arboga, California. Foto concessa da NOAA

Le acque alluvionali sono più pericolose perché possono applicare molta più pressione di un normale fiume o di un mare calmo. Ciò è dovuto alle enormi differenze nel volume dell'acqua che esistono durante molte inondazioni. In caso di inondazione, molta acqua può raccogliersi in un'area mentre non c'è quasi acqua in un'altra area. L'acqua è abbastanza pesante, quindi si muove molto rapidamente per "trovare il proprio livello". Maggiore è la differenza tra i volumi d'acqua in un'area, maggiore è la forza di movimento. Ma in un punto particolare, l'acqua non sembra così profonda e quindi non sembra particolarmente pericolosa, finché non è troppo tardi. Quasi la metà di tutte le morti per alluvione è causata da persone che tentano di guidare la propria auto attraverso l'acqua corrente. C'è molta più acqua nell'oceano che in un'inondazione, ma non ci abbatte perché è distribuita abbastanza uniformemente - l'acqua in un mare calmo non ha fretta di trovare il proprio livello.

Le inondazioni più pericolose sono inondazioni improvvise, causati da un improvviso e intenso accumulo di acqua. Le inondazioni improvvise colpiscono un'area subito dopo che l'acqua inizia ad accumularsi (sia per pioggia eccessiva che per un'altra causa), quindi la maggior parte delle volte le persone non le vedono arrivare. Poiché c'è una grande quantità di acqua raccolta in un'area, le acque di inondazione tendono a muoversi con molta forza, facendo cadere persone, automobili e persino case. Le inondazioni improvvise possono essere particolarmente devastanti quando un forte temporale scarica un volume elevato di pioggia su una montagna. L'acqua scende dalla montagna a una velocità tremenda, solcando qualsiasi cosa nelle valli sottostanti.

Una roulotte, un'auto e un palo del telefono accumulati da un'alluvione del 1977 in Georgia Foto concessa da NOAA

Una delle peggiori inondazioni improvvise nella storia degli Stati Uniti si è verificata nel 1976, a Big Thompson Canyon, in Colorado. In meno di cinque ore, i temporali nelle aree vicine hanno scaricato più pioggia di quanto la regione subisca normalmente in un anno. Il fiume Big Thompson, normalmente un corso d'acqua poco profondo e lento, si è improvvisamente trasformato in un torrente inarrestabile, scaricando 233.000 galloni (882.000 L) di acqua nel canyon ogni secondo. Migliaia di camper si erano radunati nel canyon per celebrare il centenario dello stato del Colorado. L'alluvione è avvenuta così rapidamente che non c'è stato il tempo di emettere un avviso. Quando ha colpito, centinaia di persone sono rimaste ferite e 139 sono state uccise.

Un tipo di danno meno catastrofico è la semplice umidità. La maggior parte degli edifici può tenere fuori la pioggia, ma non sono costruiti per essere impermeabili. Se il livello dell'acqua è abbastanza alto, un sacco di acqua filtra nelle case, inzuppando tutto. Ma nella maggior parte dei casi, l'elemento dannoso principale non è l'acqua stessa, ma il fango che porta con sé. Mentre l'acqua scorre sul paesaggio, raccoglie molta spazzatura. Quando l'alluvione è finita, il livello dell'acqua scende e tutto alla fine si asciuga, ma il fango e i detriti rimangono.

I soccorritori combattono a monte contro le acque impetuose in un'alluvione improvvisa del 1975 che ha colpito Rockville, nel Maryland. Foto per gentile concessione di NOAA

Nel 1966, una forte tempesta allagò l'Arno, un fiume italiano che attraversa la città di Firenze. La piccola città, una delle capitali d'arte del mondo, era invasa da acqua, fango e melma. Oltre alla perdita di vite umane e ai danni agli edifici, ci furono molti danni alla collezione d'arte della città. Fango e melma coprivano quasi tutto immagazzinato negli scantinati e nelle stanze al piano terra della città. Attraverso molti anni di lavoro, scienziati e storici dell'arte sono stati in grado di ripristinare la maggior parte dei manufatti danneggiati in buone condizioni.

Un altro tipo di danno provocato dalle inondazioni è la diffusione della malattia. Quando l'acqua scorre su un'area, può raccogliere tutti i tipi di sostanze chimiche e prodotti di scarto, portando a condizioni estremamente antigeniche. In sostanza, tutto e tutti in un'alluvione galleggiano in un'unica grande zuppa. Sebbene le malattie di solito non siano create da queste condizioni, sono più facilmente trasferibili (la maggior parte delle malattie si diffonde attraverso l'acqua più facilmente di quanto non si muova nell'aria). Se ti trovi in ​​una zona allagata, è molto importante bere solo acqua in bottiglia o bollita e osservare le altre linee guida igieniche. Per saperne di più su cosa fare in condizioni di allagamento, consulta questa guida pubblicata dal Center for Disease Control.

Non riusciremo mai a fermare le inondazioni. È un elemento inevitabile nel complesso sistema meteorologico della nostra atmosfera. Possiamo, tuttavia, lavorare per ridurre al minimo i danni inflitti dalle inondazioni, costruendo dighe, argini e sistemi di canali sofisticati. Ma il modo migliore per evitare danni causati dalle inondazioni potrebbe essere quello di ritirarsi del tutto dalle aree soggette a inondazioni. Come con molti fenomeni naturali, la reazione più sensata alle inondazioni potrebbe essere quella di togliersi di mezzo.

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Altri ottimi link

  • Amministrazione nazionale oceanica e atmosferica (NOAA)
  • Agenzia federale per la gestione delle emergenze (FEMA)
  • NOVA Flood Special
  • Affrontare le inondazioni
  • Argomenti sulle inondazioni



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