Den nederbörd som har översvämmat norra England är det senaste i en lång rad översvämningar som håller på att bli landets nya normala. Verkligen, över hela världen, översvämningar förväntas bli mer frekventa och mer extrema när planeten värms upp.

Att bygga robusta översvämningsskydd och modellera sårbara områden är avgörande för att vi ska undvika förlust av liv och försörjning från dessa förödande väderhändelser. Men vår nya forskning avslöjar att flodernas förmåga att hålla vattnet rinnande inom sina stränder kan förändras snabbt - och genom att inte erkänna detta, vissa översvämningsmodeller och försvar kan vara underutrustade för att hantera konsekvenserna när de gör det.

Många antar att översvämningar beror på kraftiga nederbörd. Detta är sant, men bara en del av förklaringen. Översvämningar inträffar också när mängden vatten som rinner av marken överstiger flodernas kapacitet att bära det flödet - som var fallet när Don -floden nyligen bröt mot översvämningar i Sheffield -området. Så, översvämningar orsakas delvis av mängden regn som faller, delvis av fukten som redan finns i marken, och delvis genom flodernas kapacitet att innehålla vatten i sina kanaler.

Detta innebär att om flodkanalernas kapacitet ändras, då kan två identiska nederbördshändelser som faller på liknande våt mark orsaka översvämningar av mycket olika svårighetsgrad.

De flesta floder förändras för alltid. De formas av sedimenten och vattnet de bär. Människor har modifierat de flesta av världens floder på något sätt. I vissa fall är detta genom direkt inflytande, som dammkonstruktion eller flodteknik. Andra influenser är indirekt - att bygga på närliggande mark minskar markens förmåga att absorbera vatten, jordbruket drar vatten från floder, och avskogning lämnar mer vatten att flöda någon annanstans.

Floder reagerar också på klimatförändringar. Under torrare perioder, mindre vatten rinner genom flodsystem. Detta innebär att det ofta finns mindre energi att flytta sedimenten vid deras sängar, så att flodbäddsnivåerna gradvis kan stiga, minska flodens kapacitet. Riklig växttillväxt inom kanalen kan också minska en flodkanals kapacitet genom att bromsa flödet.

Men det är inte alltid lätt att förutsäga hur floder kommer att förändras. Extrema förändringar i kanalform och kapacitet kan ske mycket snabbt. Efter en ny översvämning i Spanien, en flod steg nästan en meter när stora mängder sediment från uppströms förflyttades och dumpades längre fram. I tropiska flodsystem, som tenderar att bära mer sediment än tempererade floder, dessa förändringar kan vara flera meter.

Osäker risk

Tyvärr, sådana förändringar ignoreras vanligtvis av översvämningsingenjörer och modellerare, som i allmänhet behandlar kanalen som en fast funktion. Om floder faktiskt ändrar sin kapacitet i rum och tid, då kan uppskattningar av översvämningssannolikhet vara felaktiga, sätta människor och egendom i fara.

Motiverad av dessa bekymmer, vi undersökte i vilken takt kanaländringar sker, och i vilken utsträckning dessa förändringar kan drivas av klimatet. Vi började med en enkel konceptuell modell:klimatet kontrollerar nederbörd, nederbörd påverkar flodflödet, och flodflöde formar kanalens kapacitet.

Direkta observationer av denna länk saknades i flodsystem över korta tidsperioder. Så, vi tog 10, 000 mätningar av kapaciteten för 67 floder i USA, som täcker nästan 70 år. Vi samlade också in regn- och floddata, för att bedöma hur klimatförändringar påverkade flodernas kapacitet.

Vi upptäckte att tillfälliga förändringar i flodkapacitet, varar år till årtionden, var mycket vanligare än vad som tidigare antagits. Övergripande, flodkapacitet tenderar att öka under perioder som är fuktigare än genomsnittet på grund av större erosion av flodkanaler, och minska i torrare perioder.

Vi fann också att fleråriga klimatcykler som påverkar regionala nederbördsmönster-som El Niño södra oscillationen-kan få kanalkapaciteten att expandera och dra ihop sig också, kanske i global skala. Beväpnad med denna kunskap, vi kan så småningom kunna förutsäga hur flodernas kapacitet förändras, och därmed bättre förstå översvämningsrisken.

I tempererade regioner som Storbritannien, där floder tenderar att vara vegeterade, kraftigt konstruerad och relativt stabil, känsliga förändringar i kanalkapacitet är svåra att upptäcka och sannolikt inte livshotande. Dock, i flodsystem som bär stora mängder sediment, eller i delar av världen där nederbörden varierar avsevärt under året, plötsliga minskningar av flodkapaciteten kan dramatiskt öka översvämningsrisken för närliggande bosättningar. Till exempel, floden Ganges-Brahmaputra i Indien och Bangladesh faller under denna kategori. Dess kapacitet förändras redan, och dess översvämningar är några av de tätaste befolkningarna i världen.

Tyvärr, vi har fortfarande mycket dålig förståelse för arten och orsakerna till kanalkapacitetsförändringar i de flesta regioner-och det är de mest utsatta platserna som tenderar att ha minst data. För att bättre förstå vad som händer, vi måste använda satellitbilder för att övervaka hur snabbt floder reagerar på klimatförändringar. Vad vi ännu inte kan göra är att övervaka flodjustering i realtid. Att utveckla teknik som gör detta skulle avsevärt förbättra vår förståelse för hur förändringar i flodform och kapacitet påverkar översvämningsrisken över hela världen.

Tills denna information blir uppenbar, översvämningsmodeller och försvarsstrukturer bör bygga in denna osäkra risk i sina konstruktioner. Det kan göra stor skillnad för dem som bor i utsatta områden.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.