Tidigt på morgonen den 13 december, 1941, medborgarna i Huaraz, Peru, hörde ett skrämmande mullret eka över dalen. Inom några minuter, en ström av vatten, is och stenar hade hällt över staden, förstöra en tredjedel av det och döda minst 2, 000 personer.

Den naturliga dammen av stenar och lösa sediment som hade hållit tillbaka sjön Palcacocha hade misslyckats. Åttio år senare, dess kollaps är fortfarande en av Perus mest tragiska naturkatastrofer.

Denna typ av katastrofal händelse är känd som en "glacial sjö utbrott översvämning." Glaciala sjöar, som de som finns i hela Cordillera Blanca i Andes bergskedja, dammas ofta upp av glaciala moräner som kan nå höjder på över 100 meter. De är imponerande, men de är ofta instabila.

Tungt regn och sten, snö- eller isskred kan höja vattennivån i morän-dammade glaciala sjöar, genererar vågor som överträffar morändammen eller får den att kollapsa, släpper ut stora mängder vatten. Dessa naturkatastrofer förväntas bara bli vanligare i Peru - och runt om i världen när klimatuppvärmningen smälter glaciärer i historiskt oöverträffade takt.

Förutspår framtida översvämningar

Denna mörka historia har drivit internationell forskning om stabiliteten hos moränerna som dämmer upp Perus glaciala sjöar. Cordillera Blanca i norra Peru innehåller den högsta koncentrationen av tropiska glaciärer i världen. Att förutsäga när dessa utbrott kommer att inträffa - och hur destruktiva de kommer att vara - är av enorm oro för de över 320, 000 människor som lever nedströms.

Geologiska tekniska modeller använder variabler som sjöens storlek och volym, höjd, morändammens bredd och lutning, och kanal- och daldimensioner för att uppskatta morändammens stabilitet och risk för översvämning. Tyvärr, dessa modeller innehåller inte mycket information om morändammens sammansättning, som kan variera väsentligt beroende på dess läge och bildningssätt.

Min undersökning, del av ett samarbete mellan McMaster University och Perus National Institute for Research on Glaciers and Mountain Ecosystems (INAIGEM), fokuserar på att fastställa ursprunget till dessa morändammar och de fysiska egenskaperna hos dammarna och sjöarna som de håller tillbaka. Dessa funktioner kan ha stort inflytande på dammens stabilitet och dess risk för fel.

Använda UAV för att förstå strukturen hos morändammar

Glaciärer skapar moräner genom att transportera, deponerar och skjuter stenblock, sand och finkornigt silter och leror längs dalbotten och angränsande dalväggar, bildar ofta en barriär. Men en morän kan vara mycket mer stabil än en annan, beroende på vilka material den innehåller och hur den bildas.

Vatten kan läcka genom svaga punkter i moränens staplade lager, tar sediment med det, eller lösa stenar kan falla efter en störning som en jordbävning. Dessa svaga punkter gör en fullständig kollaps av morändammen mer sannolik. Att hitta dessa svaga punkter är ett viktigt steg för att förutsäga stabiliteten i sjödammarna och kan ge geovetare och ingenjörer att utforma effektivare saneringsstrategier.

Mina kollegor och jag analyserar arkitekturen för stora laterala moräner, som bildas längs glaciärernas sidor, i södra Island med flygbilar utan besättning (UAV eller drönare) för att samla högupplösta bilder. Vi använder dessa bilder för att identifiera och klassificera områden med grovt och finkornigt sediment som kan bilda zoner med vattenläckage och avlägsnande av sediment och få dammen att misslyckas. Vi har planerat liknande högupplösta UAV -undersökningar av morendammar i Cordillera Blanca i början av 2022.

Forskningen kommer att förbättra tillförlitligheten hos förutsägbara modeller för att identifiera potentiella risker vid översvämningar vid glacial sjö. Det kommer också att identifiera områden där sanering fungerar, såsom byggandet av ytterligare utloppskanaler eller pansarbarriärer, behövs mest för att stärka moränen.

Detta kommer att vara särskilt viktigt eftersom glaciärer smälter snabbare, mängden vatten som hålls av dessa naturliga morändammar bygger, och översvämningens destruktiva kraft fortsätter också att öka. En färsk studie av forskare vid University of Calgary visade att vattenmängden i glaciala sjöar har ökat med 50 procent globalt sedan 1990.

Sedan början av 1800 -talet har uppskattningsvis 165 moraine-dammade glacial sjöutbrott har inträffat. Dessutom, cirka 12, 000 dödsfall världen över kan direkt hänföras till glaciär översvämningar.

Vår forskning i Peru kommer att ge nya insikter om morändammens stabilitet som kan tillämpas på andra regioner, som Bolivia, Himalaya och de kanadensiska klipporna, som också upplever en ökad risk för översvämningar vid glacial sjöar när klimatuppvärmningen fortsätter att smälta glaciärer.

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