Människor som gick översvämmade New Orleans gator efter att vallarna bröt från stormfloderna orsakade av orkanen Katrina. Se fler stormbilder. Michael Lewis/National Geographic/Getty Images Vatten är en av de mest användbara sakerna på jorden. Vi dricker det, bada i den, rengör med den och använd den för att laga mat. För det mesta, det är helt godartat. Men i tillräckligt stora mängder, samma saker som vi använder för att skölja en tandborste kan välta bilar, riva hus och till och med döda.
Översvämningar har krävt miljoner liv enbart under de senaste hundra åren, mer än något annat väderfenomen. Orkanen Katrina i New Orleans och cyklonen 2008 som slog till i Myanmar är nya exempel på den omfattande förödelse som översvämningar kan medföra.
I den här artikeln, vi får reda på vad som får vatten att förändra karaktär så snabbt och se vad som händer när det gör det. Vi kommer att utforska den negativa effekten av översvämningar samt några av fördelarna. Vi kommer också att undersöka hur mänsklig konstruktion kan innehålla översvämningar eller, i vissa fall, orsaka det.
Innehåll
Översvämning av jordbruksmark i Missouri. Kraftigt regn våren och sommaren 1993 översvämmade områden i hela Mellanvästern, ledande den federala regeringen att förklara 500 län i nio stater som stora katastrofområden. För att förstå hur översvämningar fungerar, du måste veta något om hur vatten beter sig på vår planet. Den totala mängden vatten på jorden har förblivit ganska konstant i miljontals år (även om distributionen har varierat avsevärt under den tiden). Varje dag, en mycket liten mängd vatten förloras högt i atmosfären, där intensiva ultravålda strålar kan bryta isär en vattenmolekyl, men nytt vatten avges också från jordens inre del, genom vulkanisk aktivitet. Mängden vatten som skapas och mängden som går förlorad är ganska lika.
När som helst, denna volym vatten har många olika former. Det kan vara flytande, som i haven, floder och regn; fast, som i glaciärerna i Nord- och Sydpolen; eller gasformig, som i den osynliga vattenånga i luften. Vatten ändras från stat till stat när det flyttas runt planeten vindströmmar . Vindströmmar genereras av solens uppvärmningsaktivitet. Solen lyser mer på området runt jordens ekvatorn än på områden längre norr och söder, orsakar en värmeavvikelse över jordens yta. I varmare områden, varm luft stiger upp i atmosfären, drar svalare luft in i det lediga utrymmet. I svalare områden, kall luft sjunker, drar varmare luft in i det lediga utrymmet. Jordens rotation bryter upp denna cykel, så det finns flera, mindre luftströmcykler över hela världen.
Drivs av dessa luftströmcykler, Jordens vattenförsörjning rör sig i en egen cykel. När solen värmer haven, flytande vatten från havets yta avdunstar i vattenånga i luften. Solen värmer denna luft (vattenånga och allt) så att den stiger genom atmosfären och bärs med av vindströmmar. När denna vattenånga stiger, det svalnar igen, kondenserande i droppar flytande vatten (eller kristaller av fast is). Samlingar av dessa droppar kallas moln . Om ett moln flyttar in i en svalare miljö, mer vatten kan kondensera på dessa droppar. Om tillräckligt med vatten samlas på detta sätt, dropparna blir så tunga att de faller genom luften som nederbörd (regn, snö, slask eller hagel). En del av detta vatten samlas i stora, underjordiska reservoarer, men det mesta bildar floder och vattendrag som rinner ut i haven, återföra vattnet till utgångspunkten.
Övergripande, vindströmmar i atmosfären är ganska konsekventa. Vid någon viss tid på året, strömmar tenderar att röra sig på ett visst sätt över hela världen. Följaktligen, specifika platser upplever i allmänhet samma slags väderförhållanden år från år. Men dagligen, vädret är inte så förutsägbart. Vindströmmar och nederbörd påverkas av många faktorer, främst geografi och närliggande väderförhållanden. Ett stort antal faktorer kombineras på oändligt många olika sätt, producerar alla slags väder. Ibland, dessa faktorer samverkar på ett sådant sätt att en atypisk volym flytande vatten samlas i ett område. Till exempel, förhållanden orsakar ibland att det bildas en orkan, som tappar en stor mängd regn vart det än går. Om en orkan hänger över en region, eller flera orkaner råkar röra sig genom området, landet får mycket mer nederbörd än normalt.
År 1927, Mississippifloden flödade över, översvämmar många städer längs kusten. Foto med tillstånd NOAA Eftersom vattenvägar bildas långsamt över tiden, deras storlek står i proportion till mängden vatten som i vanliga fall ackumuleras i det området. När det plötsligt är en mycket större volym vatten, de normala vattenvägarna flödar över, och vattnet sprider sig över det omgivande landet. På sin mest grundläggande nivå, det här är vad en översvämning är - en avvikande ansamling av vatten i ett landområde.
En rad stormar som ger massor av regn är den vanligaste orsaken till översvämningar, men det finns andra. I nästa avsnitt, vi ska titta på några av sätten översvämningar startar, samt några av de faktorer som bestämmer deras storlek.
Kraftigt regn våren 2001 översvämmade Davenport, Iowa. Tills vattnet avtog, lokalbefolkningen var tvungen att ta sig runt i staden med roddbåt. FEMA News Foto I det sista avsnittet, vi såg att översvämningar uppstår när en atypisk volym vatten samlas i ett område. Det finns flera sätt det kan hända, och det finns ett brett spektrum av händelser som inträffar när det sker.
Den typ av översvämningar som de flesta känner till uppstår när ett ovanligt stort antal regnskurar träffar ett område på en ganska kort tid. I detta fall, floderna och vattendragen som leder vattnet till havet är helt enkelt överväldigade. De olika årstidernas varierande temperaturer leder till olika vädermönster. På vintern, till exempel, luften över havet kan vara varmare än luften över landet, orsakar att vindflödet rör sig från marken till havet. Men på sommaren, luften över landet värms upp, blir varmare än luften över havet. Detta får vindströmmen att vända, så att mer vatten från havet tas upp och bärs över land. Detta monsun vindsystem kan orsaka en period av intensivt regn som är helt i oförmåga med klimatet resten av året. På vissa områden, denna översvämning kan förvärras av överflödigt vatten från snösmältning.
Under översvämningen 1993, volontärer i St. Genevieve, Missouri, fyllda sandpåsar för att bygga provisoriska översvämningar. FEMA News Foto Det kanske mest kända exemplet på säsongsöversvämningar är den årliga expansionen av Nilen i Egypten. I forntida Egypten, monsunregn vid flodens källa skulle få vattenvägen att sträcka sig en bra bit under sommaren. I detta fall, översvämningarna var ingen katastrof, men en gåva. Det expanderande vattnet skulle lämna bördig silt längs flodens stränder, vilket gjorde området till en idealisk jordbruksmark när floden hade sjunkit igen. Detta är en av de viktigaste faktorerna som gjorde det möjligt för civilisationen att frodas i den egyptiska öknen. Dessa dagar, floden blockeras av en damm uppströms, som samlar sommarregnet och ger ut det hela året. Detta har förlängt plantningssäsongen så att egyptiska gårdar kan odla grödor året runt.
En annan vanlig källa till översvämningar är ovanlig tidvattenaktivitet som sträcker sig från havet längre inåt landet än normalt. Detta kan orsakas av speciella vindmönster som driver havsvattnet i en ovanlig riktning. Det kan också orsakas av tsunamier , stora vågor i havet utlöst av en förskjutning i jordskorpan.
Downtown Johnstown, Pennsylvania, efter den katastrofala översvämningen 1889. Förutom att förstöra Johnstown, vattenmuren översvämmade också städer längre nedströms, inklusive Washington, D.C. Foto med tillstånd NOAA Foto med tillstånd NOAA 
Downtown Johnstown, Pennsylvania, efter den katastrofala översvämningen 1889. Förutom att förstöra Johnstown, vattenmuren översvämmade också städer längre nedströms, inklusive Washington, D.C. Foto med tillstånd NOAA Foto med tillstånd NOAA Översvämningar kan också uppstå när de är konstgjorda damm raster. Vi bygger dammar för att ändra flodernas flöde för att passa våra egna syften. I grund och botten, dammen samlar flodvattnet i en stor magasin så att vi kan bestämma när vi ska öka eller minska flodens flöde, snarare än att låta naturen bestämma. Ingenjörer bygger dammar som tål en mängd vatten som sannolikt kommer att samlas. Ibland, dock, mer vatten ackumuleras än ingenjörerna förutspådde, och dammstrukturen bryts under tryck. När detta händer, en enorm mängd vatten släpps ut på en gång, orsakar en våldsam "vägg" av vatten att skjuta över landet. År 1889, en sådan översvämning inträffade i Johnstown, Pennsylvania. Stadsborna varnades för att översvämningen skulle komma, men många avfärdade varningen som ogrundad panik. När den brusande väggen av vatten träffade, mer än 2, 000 människor dödades på bara några minuter.
Svårighetsgraden av en översvämning beror inte bara på mängden vatten som ackumuleras under en tidsperiod, men också om landets förmåga att hantera detta vatten. Som vi har sett, ett element i detta är storleken på floder och vattendrag i ett område. Men en lika viktig faktor är landets absorptionsförmåga . När det regnar, jorden fungerar som en slags svamp. När marken är mättad -- det är, har sugit upp allt vatten den kan - allt mer vatten som samlas måste rinna som avrinning .
Vissa material mättas mycket snabbare än andra. För att se hur detta fungerar, ta bara en hink med vatten utanför och prova att väta olika ytor. Jord i mitten av skogen är en utmärkt svamp. Du kan dumpa flera hinkar vatten på det och det skulle suga upp vattnet direkt. Sten är inte så absorberande - det verkar inte suga upp något vatten alls. Hård lera faller någonstans däremellan. Rent generellt, jord som har bearbetats för grödor är mindre absorberande än odlad mark, så jordbruksområden kan vara mer benägna att uppleva översvämningar än naturområden.
En av de minst absorberande ytorna runt omkring är betong. I nästa avsnitt, vi får se hur konkret, asfalt och annan mänsklig konstruktion kan påverka översvämningar.
Översvämmade gator i St. Genevieve, Missouri. Den lilla staden var en av de många mellanvästern som förstördes av översvämningar sommaren 1993. FEMA News Photo I det sista avsnittet, vi såg att översvämningsgraden bestäms av mängden vatten som ackumuleras i ett område, liksom markytans natur. När civilisationen har expanderat, människor har förändrat landskapet på ett antal sätt. I västvärlden, en av de mest betydande förändringarna har varit att täcka marken i asfalt och betong. Självklart, dessa ytor är inte de bästa svamparna som finns:Nästan allt regn som ackumuleras blir avrinning. I ett industrialiserat område utan ett bra dräneringssystem, det kan inte krävas mycket regn för att orsaka betydande översvämningar.
Vissa städer, som Los Angeles, har konstruerat betong översvämningskanaler för att förhindra detta problem. När det regnar mycket, vattnet rinner in i dessa kanaler, som slingrar sig ur staden där vattnet kan absorberas bättre. Den här typen av system kan orsaka översvämningar längre ner på linjen, dock. När du täcker ett område i betong och asfalt, du skär i huvudsak av en del av jordens naturliga svamp, så resten av svampen har mycket mer vatten att hantera.
Ett liknande problem kan uppstå med vallar , stora murar byggda längs floder för att hindra dem från att flöda. Dessa strukturer förlänger flodens naturliga stränder så att mycket mer vatten kan rinna genom den. Men även om de kan vara effektiva för att hålla vatten ur ett område, de gör vanligtvis problem värre för ett område längs linjen, där det inte finns några vallar. Det området får allt översvämningsvatten som skulle ha spridit sig längre upp i floden. En annan fara med vallar är att, som dammar, de kan gå sönder. När detta händer, en stor mängd vatten rinner ut på marken på kort tid. Detta kan orsaka några av de farligaste översvämningsförhållandena.
Vågmurar i Maryland, byggd för att bromsa stranderosion Foto med tillstånd NOAA Människor har inte haft stor framgång med att kontrollera översvämningar längs kusten. Överdrivet vatten i dessa områden är särskilt destruktivt för konstgjorda strukturer på grund av erosionen det orsakar. En metod för att kontrollera denna erosion är att bygga staket och väggar där vattnet möter marken. Detta håller vågornas kraft i schack, så de sliter inte på stranden. Men strukturerna stör också processen för strandbildning. När du blockerar vattnet från att röra sig mot kusten, havet kan inte dela ut sand och du får inte vackra stränder.
Ett annat problem med staket och väggar är att det bara finns så mycket de kan göra. I grunden stränder förändrar miljöer, formas av havets överväldigande kraft. Dom är, av sin natur, förment att urholkas och röras av vågornas dynamiska verkan. Översvämningar är en vanlig del av denna process, och kommer sannolikt att fortsätta vara oavsett vad vi gör.
En byxdyk längs Mississippifloden, under den stora översvämningen 1927 Foto med tillstånd NOAA Detsamma kan sägas för många inre områden. Även om en flod kan se ut som en stall, orörlig inslag i landskapet, det är verkligen ett liv, dynamisk enhet. Detta gäller särskilt stora floder, som Mississippi i USA och Yangtze och Huang He i Kina. Över tid, dessa vattenvägar expanderar, flytta sin väg dramatiskt och kan till och med ändra flödesriktningen. Av denna anledning, landet runt flodens stränder är mycket mottagligt för översvämningar.
Tyvärr, floder är också naturliga dragningar för civilisationen. Bland annat, de ger en konstant tillförsel av vatten, rik jord och ett enkelt transportmedel. När vattennivån är låg, människor bygger längs sina banker och njuter av alla dess fördelar. Vid något tillfälle, det är dags för vattnet att skifta, och de människor som har byggt längs översvämningsplanerna upptäcker snabbt att de lever på osäker mark. Om det finns omfattande konstruktion i dessa områden, översvämningsskadorna kan vara förödande.
I nästa avsnitt, vi ska titta på de olika typerna av översvämningsskador för att se hur vanligt vatten kan vara en förödande kraft.
Bilar staplade upp av en översvämning 1972 i Rapid City, South Dakota. Foto med tillstånd NOAA De värsta skadorna från översvämningar, förlust av liv och hem, orsakas främst av den rena kraften hos rinnande vatten. I en översvämning, 61 cm vatten kan röra sig med tillräcklig kraft för att tvätta bort en bil, och 15 cm vatten kan slå dig ur fötterna. Det kan verka förvånande att vatten, till och med mycket vatten, kan packa en sådan wallop. Trots allt, du kan lugnt simma i havet utan att bli knackad, och det är en enorm mängd rörligt vatten. Och i de flesta fall, en flödande flod är inte stark nog att slå dig omkull. Så varför beter sig översvämningsvattnen annorlunda?
Ett hus som transporterades nedströms vid översvämningar 1997 i Arboga, Kalifornien Foto med tillstånd NOAA Översvämningsvatten är farligare eftersom de kan utöva mycket mer tryck än en vanlig flod eller ett lugnt hav. Detta beror på de enorma skillnaderna i vattenvolym som finns under många översvämningar. I en översvämning, mycket vatten kan samlas i ett område medan det knappast finns vatten i ett annat område. Vattnet är ganska tungt, så det går väldigt snabbt för att "hitta sin egen nivå". Ju större skillnad mellan vattenvolymer över ett område, desto större rörelsekraft. Men vid en viss punkt, vattnet ser inte så djupt ut, och det verkar inte särskilt farligt - förrän det är för sent. Nästan hälften av alla dödsfall i översvämningar beror på att människor försöker köra sina bilar genom rusande vatten. Det finns mycket mer vatten i havet än i en översvämning, men det välter oss inte eftersom det är ganska jämnt fördelat - vatten i ett lugnt hav rusar inte för att hitta sin egen nivå.
De farligaste översvämningarna är översvämningar , som orsakas av en plötslig intensiv ansamling av vatten. Översvämningar träffar ett område strax efter att vatten börjar ansamlas (oavsett om det är mycket regn eller annan orsak), så mycket av tiden, folk ser dem inte komma. Eftersom det samlas mycket vatten i ett område, flodvatten tenderar att röra sig med stor kraft, knackar på folk, bilar och till och med hus ur vägen. Översvämningar kan vara särskilt förödande när ett kraftigt åskväder tappar en stor mängd regn på ett berg. Vattnet rör sig nerför berget med enorm hastighet, plöja igenom allt i dalarna nedanför.
En släpvagn, bil och telefonstolpe staplade av en översvämning 1977 i Georgien Foto med tillstånd NOAA En av de värsta översvämningarna i USA:s historia inträffade 1976, i Big Thompson Canyon, Colorado. På mindre än fem timmar, åskväder i närliggande områden dumpade mer regn än regionen normalt upplever på ett år. The Big Thompson River, normalt en grund, långsamma vattenvägar, plötsligt förvandlas till en ostoppbar torrent, dumpning 233, 000 gallon (882, 000 L) vatten i kanjonen varje sekund. Tusentals campare hade samlats i kanjonen för att fira hundraårsjubileet i delstaten Colorado. Översvämningen skedde så snabbt att det inte fanns tid att varna. När det slog, hundratals människor skadades, och 139 dödades.
En mindre katastrofal typ av skada är enkel fukt. De flesta byggnader kan hålla regnet ute, men de är inte byggda för att vara vattentäta. Om vattennivån är tillräckligt hög, massor av vatten tränger in i hus, blötlägga allt. Men i de flesta fall, det största skadliga elementet är inte själva vattnet, men leran den för med sig. När vatten rinner över landskapet, det tar upp mycket skräp. När översvämningen är över, vattennivån sjunker och allt torkar så småningom ut, men leran och skräpet fastnar.
Räddningsarbetare kämpar uppströms mot rusande vatten i en översvämning 1975 som drabbade Rockville, Maryland. Foto med tillstånd NOAA År 1966, en stor storm översvämmade Arno, en italiensk flod som rinner genom staden Florens. Den lilla staden, en av världens konsthuvudstäder, blev överkörd av vatten, lera och allmänt slem. Förutom förlusten av liv och skador på byggnader, det var en stor skada på stadens konstsamling. Lera och slam täckte nästan allt som lagrades i stadens källare och rum på marknivå. Genom många års arbete, forskare och konsthistoriker har kunnat återställa de flesta skadade artefakterna till gott skick.
En annan typ av översvämningsskador är spridningen av sjukdomar. När vatten rinner över ett område, det kan ta upp alla slags kemikalier och avfallsprodukter, vilket leder till extremt ohälsosamma förhållanden. Väsentligen, allt och alla i en översvämning flyter med i en stor soppa. Medan sjukdomar vanligtvis inte skapas av dessa tillstånd, de överförs lättare (de flesta sjukdomar sprids lättare genom vatten än de rör sig genom luften). Om du befinner dig i ett översvämmat område, Det är mycket viktigt att du bara dricker flaska eller kokt vatten och följer andra sanitära riktlinjer. För att lära dig mer om vad du ska göra under översvämmade förhållanden, kolla in den här guiden från Center for Disease Control.
Vi kommer aldrig att kunna sluta översvämma. Det är ett oundvikligt inslag i det komplexa vädersystemet i vår atmosfär. Vi kan, dock, arbeta för att minimera den skada som orsakas av översvämningar, genom att bygga sofistikerade dammar, vallar och kanalsystem. Men det bästa sättet att undvika översvämningsskador kan vara att helt ta sig tillbaka från översvämningsbenägna områden. Som med många naturfenomen, den mest vettiga reaktionen på översvämningar kan vara att komma ur vägen.
