Vatten är en av de mest användbara sakerna på jorden. Vi dricker det, städar med det och använder det för att laga mat. För det mesta är den helt godartad. Men i tillräckligt stora mängder kan samma saker som vi använder för att skölja en tandborste välta bilar, riva hus och till och med döda.
Översvämningar har krävt miljontals liv bara under de senaste hundra åren, mer än något annat väderfenomen. Som framgår av katastrofer från orkanen Katrina i New Orleans till monsunerna 2022 i Pakistan, kan översvämningar orsaka omfattande förödelse. Men vad är en översvämning , exakt?
I den här artikeln kommer vi att upptäcka vad som gör att vattnet ändrar karaktär så snabbt och ser vad som händer när det gör det.
Innehåll
För att förstå hur översvämningar fungerar måste man veta något om hur vatten beter sig på vår planet. Den totala mängden vatten på jorden har hållit sig ganska konstant i miljontals år (även om dess fördelning har varierat avsevärt under den tiden). Varje dag försvinner en mycket liten mängd vatten högt upp i atmosfären, där intensiva ultravioletta strålar kan bryta isär en vattenmolekyl, men nytt vatten släpps också ut från jordens inre del, genom vulkanisk aktivitet. Mängden vatten som skapas och mängden som går förlorad är i stort sett lika.
När som helst finns denna volym vatten i många olika former. Det kan vara flytande, som i hav, floder och regn; fast, som i glaciärerna på Nord- och Sydpolen; eller gasformig, som i den osynliga vattenångan i luften. Vatten ändrar tillstånd när vindströmmar flyttar det runt planeten.
Solens uppvärmningsaktivitet genererar vindströmmar. Solen lyser mer på området runt jordens ekvator än på områden längre norrut och söderut, vilket orsakar en värmeskillnad över jordklotets yta.
I varmare områden stiger varm luft upp i atmosfären och drar svalare luft ner i det lediga utrymmet. I kallare områden sjunker den kalla luften och drar varmare luft ner i det lediga området. Jordens rotation bryter upp denna cykel, så det finns flera mindre luftströmcykler längs hela jordklotet.
Drivs av dessa luft-strömcykler, rör sig jordens vattenförsörjning i sin egen cykel. När solen värmer haven förångas flytande vatten från havets yta till vattenånga i luften. Solen värmer denna luft (vattenånga och allt), som stiger upp genom atmosfären, bärs med av vindströmmar.
När denna vattenånga stiger, kyls den ner igen och kondenseras till droppar av flytande vatten (eller kristaller av fast is). Samlingar av dessa droppar kallas moln. Mer vatten kan kondensera på dessa droppar om ett moln flyttar in i en kallare miljö.
Om tillräckligt med vatten samlas på detta sätt blir dropparna tillräckligt tunga för att falla genom luften som nederbörd (regn, snö, snöslask eller hagel). En del av detta vatten samlas i stora underjordiska reservoarer, men de flesta bildar floder och bäckar som rinner ut i haven, vilket för vattnet tillbaka till sin utgångspunkt.
Överlag är vindströmmarna i atmosfären relativt konsekventa. Följaktligen upplever specifika platser i allmänhet samma väderförhållanden år till år. Men klimatförändringarna har lett till mer extremt – och mindre förutsägbart – väder.
Eftersom vattendrag bildas långsamt över tiden, är deras storlek proportionell mot mängden vatten som normalt ackumuleras i det området. När det plötsligt finns en mycket större vattenvolym svämmar de normala vattenvägarna över och vattnet sprider sig över det omgivande landet.
På sin mest grundläggande nivå är en översvämning en onormal ansamling av vatten i ett landområde.
En serie stormar som ger enorma mängder regn är den vanligaste orsaken till översvämningar, men det finns andra.
Den typ av översvämning som de flesta känner till inträffar när ett ovanligt stort antal regnstormar drabbar ett område under en relativt kort period. I det här fallet är de floder och bäckar som leder vattnet till havet helt enkelt överväldigade.
Olika årstiders varierande temperaturer leder till olika vädermönster. På vintern, till exempel, kan luften över havet vara varmare än luften över land, vilket gör att vindflödet rör sig från land och ut till havet.
Men på sommaren värms luften över landet upp och blir varmare än luften över havet. Detta gör att vindströmmen vänder och plockar upp mer vatten från havsön som bär det över land. Detta monsunvindsystem kan orsaka intensivt regn som är helt i otakt med klimatet under resten av året. I vissa områden förvärrar överskottsvatten från smältande snö monsunöversvämningar.
Det mest kända exemplet på säsongsbetonade översvämningar är den årliga expansionen av Nilen i Egypten. I det forntida Egypten ledde monsunregn vid flodens källa till att vattenvägen sträckte sig betydligt under sommaren. I det här fallet var den förutsägbara översvämningen inte en katastrof utan en gåva från gud.
Det expanderande vattnet skulle lämna bördig slam längs hela flodens stränder, vilket gjorde området till idealisk jordbruksmark när floden hade sjunkit igen. Regelbundna översvämningar är en av de viktigaste faktorerna som gjorde att civilisationen kunde frodas i den egyptiska öknen.
En damm blockerar floden nuförtiden, samlar upp sommarregnet och släpper ut det hela året. Dammen har förlängt planteringssäsongen så att egyptiska gårdar kan odla grödor året runt.
En annan vanlig orsak till att översvämningar inträffar är ovanlig tidvattenaktivitet som förlänger havets räckvidd längre in i landet än vanligt. Tidvattensöversvämningar kan bero på särskilda vindmönster som driver havsvattnet i en ovanlig riktning eller av tsunamier, stora vågor i havet som utlöses av en förskjutning i jordskorpan.
Ibland uppstår översvämningar när en damm går sönder. Vi bygger dammar för att ändra flödet av floder. I grund och botten samlar dammen upp flodvattnet i en stor reservoar så att vi kan bestämma när vi ska öka eller minska flodens flöde, snarare än att låta naturen bestämma.
Ingenjörer bygger dammar som kommer att stå emot vilken mängd vatten som helst som kan ansamlas. Ibland ackumuleras mer vatten än ingenjörerna förutspått, och dammstrukturen går sönder under tryck. När detta händer släpps en enorm mängd vatten ut på en gång, vilket gör att en våldsam "vägg" av vatten tränger sig över landet.
1889 inträffade en sådan översvämning i Johnstown, Pennsylvania. Många stadsbor avfärdade översvämningsvarningen som ogrundad panik, så när den forsande vattenmuren träffade dödades mer än 2 000 människor på bara några minuter.
Hur allvarlig en översvämning är beror inte bara på mängden vatten som ackumuleras under en tidsperiod, utan också på landets förmåga att hantera detta vatten. En del av detta är storleken på floder och bäckar i ett område. Men en lika viktig faktor är markens sugförmåga.
När det regnar fungerar jorden som en svamp. När marken är mättad – det vill säga den har sugit upp allt vatten den kan – måste allt mer vatten som ackumuleras flyta som avrinning.
Vissa material blir mycket snabbare mättade än andra. För att se hur detta fungerar, ta bara en hink med vatten utanför och prova att blöta olika ytor. Jord mitt i skogen är en utmärkt svamp. Du kan dumpa flera hinkar med vatten på den, och den skulle blöta vattnet direkt.
Sten är inte så absorberande - det verkar inte suga upp något vatten. Hård lera faller någonstans däremellan.
I allmänhet är jord som bearbetas för grödor mindre absorberande än oodlad mark, så jordbruksområden kan vara mer benägna att drabbas av översvämningar än naturområden. En av de minst sugande ytorna runt omkring är betong.
Enligt FN:s befolkningsfond bor över hälften av världens befolkning i stadsområden. Urbaniseringen förändrar landskapet på många sätt, inklusive att täcka marken i asfalt och betong.
Dessa ytor är inte de bästa svamparna som finns:Nästan allt ackumulerat regn blir avrinning. I ett industrialiserat område utan ett bra dräneringssystem behöver det inte mycket regn för att orsaka betydande översvämningar.
Vissa städer, som Los Angeles, har byggt översvämningskanaler av betong för att förhindra detta problem. Under tider av kraftig nederbörd rinner vattnet in i dessa kanaler, som slingrar sig ut ur staden mot områden med mer absorptionsförmåga.
Den här typen av system kan dock orsaka översvämningar längre ner i linjen. När du täcker ett område i betong och asfalt skär du i princip 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 svämma över. Dessa strukturer förlänger flodens naturliga stränder så att mycket mer vatten kan flöda genom den. Men även om de kan vara effektiva för att hålla vatten borta från ett område, gör de vanligtvis problemen värre för en plats längs linjen där det inte finns några vallar.
Det området får allt översvämningsvatten som skulle ha spridit sig längre uppför floden. En annan fara med vallar är att de, precis som dammar, kan gå sönder. När detta händer rinner en stor mängd vatten ut på marken på kort tid. Brutna vallar kan orsaka några av de farligaste översvämningsförhållandena.
Människor har ännu inte haft någon större framgång med att kontrollera översvämningar längs kusterna. För mycket vatten i dessa områden är särskilt destruktivt för tillverkade strukturer på grund av den erosion som det orsakar.
En metod för att kontrollera denna erosion är att bygga staket och murar där vattnet möter land, hålla vågornas kraft borta så att de inte slits ner på stranden.
Men strukturerna stör också processen för strandbildning. När du blockerar vattnet från att röra sig mot kusten kan havet inte distribuera sand – och du får inga vackra stränder.
Ett annat problem med staket och murar är att det bara finns så mycket de kan göra. I grund och botten förändrar stränder miljöer formade av havets överväldigande kraft.
Stränder är, till sin natur, förmodade att eroderas och förflyttas av vågornas dynamiska verkan. Översvämningar är en regelbunden del av denna process och kommer troligen att fortsätta att vara det, oavsett vad vi gör.
Även om en flod för oss kan tyckas vara ett stabilt, orörligt inslag i landskapet, är det verkligen en levande, dynamisk enhet. Detta gäller särskilt stora floder, som Mississippi i USA och Yangtze och Huang He i Kina. Med tiden expanderar dessa vattendrag, ändrar sin bana dramatiskt och kan till och med ändra flödesriktningen. Av denna anledning är landet runt en flods strand mycket känsligt för översvämningar.
Tyvärr är floder också naturliga dragningar för civilisationen. De ger bland annat en konstant tillförsel av vatten, rik jord och enkla transporter. När vattennivån är låg bygger folk längs dess stränder och drar nytta av alla dess fördelar.
Någon gång är det dags för vattnet att skifta och människorna som har byggt längs flodslätterna upptäcker snabbt att de bor på osund mark. Översvämningsskadorna kan bli förödande om det byggs omfattande i dessa områden.
De värsta skadorna från översvämningar – förluster av liv och hem – orsakas främst av kraften från strömmande vatten. I en översvämning kan 2 fot (61 cm) vatten röra sig med tillräckligt med kraft för att tvätta bort en bil, och 6 tum (15 cm) vatten kan slå dig från fötterna.
Det kan tyckas förvånande att vatten, till och med mycket vatten, kan packa en sådan vall. När allt kommer omkring kan du lugnt simma i havet utan att bli knuffad, och det är en enorm mängd rörligt vatten. Och i de flesta fall är en strömmande flod inte stark nog att välta dig.
Så varför beter sig översvämningsvatten annorlunda?
Översvämningsvatten är farligare eftersom de kan utöva mycket mer tryck än en vanlig flod eller ett lugnt hav. Detta beror på de enorma skillnader i vattenvolym som finns under många översvämningar. I en översvämning kan mycket vatten samlas i ett område medan det knappt finns något vatten i ett annat område.
Vatten är ganska tungt, så det rör sig mycket snabbt för att "finna sin egen nivå". Ju större skillnaden är mellan vattenvolymerna över ett område, desto större rörelsekraft. Men vid en viss punkt ser vattnet inte så djupt ut, och det verkar inte vara särskilt farligt – tills det är för sent.
Nästan hälften av alla dödsfall i översvämningar beror på människor som försöker köra sina bilar genom forsande vatten. Det finns mycket mer vatten i havet än i en översvämning, men det slår oss inte omkull eftersom det är ganska jämnt fördelat — vatten i ett lugnt hav skyndar sig inte för att hitta sin egen nivå.
De farligaste översvämningarna är översvämningar, som orsakas av en plötslig, intensiv ansamling av vatten. Översvämningar drabbar ett område strax efter att vattnet börjar samlas (oavsett om det är för mycket regn eller någon annan orsak), så många gånger ser folk dem inte komma. Eftersom det samlas mycket vatten i ett område, tenderar översvämningsvatten att röra sig med stor kraft, vilket slår människor, bilar och till och med hus ur vägen.
Översvämningar kan vara särskilt förödande när ett kraftigt åskväder dumpar en stor mängd regn på ett berg. Vattnet rör sig nerför berget med enorm hastighet och plöjer genom vad som helst i dalarna nedanför.
En av de värsta översvämningarna i USA:s historia inträffade 1976 i Big Thompson Canyon, Colorado. På mindre än fem timmar släppte åskväder i närliggande områden mer regn än vad regionen vanligtvis upplever på ett år.
The Big Thompson River, normalt en grund, långsamt rörlig vattenväg, förvandlades plötsligt till en ostoppbar flod som dumpade 233 000 gallons (882 000 liter) vatten i kanjonen varje sekund.
Tusentals campare hade samlats i kanjonen för att fira hundraårsjubileet för delstaten Colorado. Stormfloden inträffade så snabbt att det inte fanns tid att utfärda en översvämningsvarning. När den slog till skadades hundratals människor och 139 dödades.
En mindre katastrofal skada är enkel fukt. De flesta byggnader kan hålla ute regnet, men de är inte byggda för att vara vattentäta. Om vattennivån är tillräckligt hög sipprar massor av vatten in i husen och blötlägger allt. Men i de flesta fall är det största skadliga elementet inte vattnet i sig, utan leran det för med sig.
När vatten rinner över landskapet plockar det upp mycket skräp. När översvämningen är över sjunker vattennivån och allt torkar så småningom ut, men leran och skräpet sitter kvar.
1966 översvämmade en stor storm Arno, en italiensk flod som rinner genom staden Florens. Den lilla staden, en av världens konsthuvudstäder, var översvämmad av vatten, lera och allmänt slem. Förutom förlusterna av människoliv och skadorna på byggnader skedde en stor skada på stadens konstsamling.
Lera och slem täckte nästan allt som förvarats i stadens källare och marknära rum. Genom många års arbete har forskare och konsthistoriker lyckats återställa de flesta av de skadade artefakterna till gott skick.
En annan typ av översvämningsskador är spridningen av sjukdomar. När vatten rinner över ett område kan det plocka upp alla möjliga kemikalier och avfallsprodukter, vilket leder till extremt ohälsosamma förhållanden. I huvudsak flyter allt och alla i en översvämning med i en enda stor soppa.
Även om sjukdomar vanligtvis inte skapas av dessa tillstånd, överförs de lättare (de flesta sjukdomar sprids lättare genom vatten än de rör sig genom luften).
Om du befinner dig i ett översvämmat område är det mycket viktigt att du bara dricker vatten på flaska eller kokt och följer övriga riktlinjer för sanitet. För att lära dig mer om vad du ska göra i översvämmade förhållanden, kolla in den här guiden från Center for Disease Control.
Vi kommer aldrig att kunna stoppa översvämningarna. Det är ett oundvikligt inslag i atmosfärens komplexa vädersystem. Vi kan dock arbeta för att minimera skadorna som orsakas av översvämningar, genom att bygga sofistikerade dammar, vallar och kanalsystem.
Men det bästa sättet att undvika översvämningsskador kan vara att backa ut ur översvämningsutsatta områden helt och hållet. Som med många naturfenomen kan den mest förnuftiga reaktionen på översvämningar vara att komma ur vägen.
