Den vetenskapliga beskrivningen av det katastrofala bergskredet den 7 februari, 2021, i Indiens Dhauli Ganga Valley läses som en rättsmedicinsk rapport. Ett stenskred och den efterföljande översvämningen hade dödat minst 100 människor och förstört två vattenkraftverk. I den vetenskapliga tidskriften Vetenskap , forskare från GFZ German Research Center for Geosciences (GFZ) tillsammans med kollegor från National Geophysical Research Institute of India (NGRI), spåra katastrofen minut för minut med hjälp av data från ett nätverk av seismometrar. Teamet hävdar att seismiska nätverk kan användas för att upprätta ett system för tidig varning för högbergsregioner.

Även om den ultimata utlösandet av det massiva bergskred som startade på en höjd av mer än 5500 meter förblir olöst, en sak är säker:på söndag, 7 februari, 2021, strax före halv elva på morgonen, mer än 20 miljoner kubikmeter is och sten började rusa ner i dalen vid floden Ronti Gad. Seismometrar registrerade signalen klockan 10:21 och 14 sekunder lokal tid. 54 sekunder senare, massan träffade dalbotten på 3730 meters höjd, genererar en påverkan motsvarande en jordbävning med magnituden 3,8. I dalen, blandningen av sten och is mobiliserat skräp och ytterligare is, som – blandat med vatten – rullade genom dalarna i floderna Ronti Gad och Rishi Ganga som ett gigantiskt skräpflöde och översvämning. Första författaren Kristen Cook från GFZ uppskattar att till en början, massan sköt nerför i nästan 100 kilometer i timmen; efter cirka tio minuter, rörelsen avtog till knappt 40 kilometer i timmen.

Vid 10:58 och 33 sekunder, översvämningen nådde en större vägbro nära Joshimath. På några sekunder steg vattnet där med 16 meter. Trettio kilometer längre ner i dalen, Chinka mätstation registrerade ett hopp på 3,6 meter i vattennivån, och ytterligare sextio kilometer ner, nivån steg fortfarande med 1 meter.

Baserat på de markskakande signalerna som registrerats av de seismiska stationerna, den kollektiva forskningen av partners från GFZ:s sektioner Geomorfologi, Seismisk fara och riskdynamik, och fysik av jordbävningar och vulkaner, tillsammans med NGRI-kollegor, identifierade tre olika faser av den katastrofala översvämningen. Fas 1 var bergskredet och dess massiva påverkan på dalbotten. Fas 2 följde, med mobilisering av enorma mängder material – is, skräp, lera, skapa en förödande vägg av material som rusar genom en smal slingrande dal, där mycket material återstod och energin minskade snabbt med tiden. Detta varade i cirka tretton minuter. Fas 3 (varaktighet femtio minuter) var mer översvämningsliknande, med enorma mängder vatten som rann nedströms, bära längs stora stenblock upp till 20 m tvärs över.

Det viktigaste fyndet:"Data från seismiska instrument är lämpliga som grund för ett tidigt varningssystem som varnar för ankomsten av sådana katastrofala skräpflöden, säger Niels Hovius, sista författare till studien och tillförordnad vetenskaplig chef för GFZ German Research Center for Geosciences. En annan nyckelpunkt är tillgången på ett tätt seismiskt nätverk, drivs av indiska kollegor vid Indian National Geophysical Research Institute (NGRI). Hovius kollega Kristen Cook, tidningens första författare, lägger till, "den tillgängliga varningstiden för platser belägna i dalar beror på flödesfrontens nedströms avstånd och hastighet." Till exempel, Joshimath, där flodnivån steg 16 meter under översvämningen, låg 34,6 km nedströms från skredet. Kristen Cook:"Det betyder att människor i och runt Joshimath kunde ha fått en varning ungefär en halvtimme innan översvämningen kom." För regioner längre uppströms, där vågen kom bara några minuter efter jordskredet, det kan ändå ha räckt med att lägga ner kraftverk.

Så varför har inte ett sådant varningssystem funnits på länge? Fabrice Cotton, Chef för sektionen seismiska faror och riskdynamik, säger:"Problemet är de olika kraven för seismiska mätstationer, vilket gör många stationer i våra globala och regionala jordbävningsnätverk mindre lämpade för att upptäcka stenfall, skräpflöden eller större översvämningar. På samma gång, stationer som syftar till att övervaka översvämningar och skräpflöden i deras omedelbara närhet hjälper inte lika bra när det gäller att upptäcka händelser på avstånd." Lösningen som GFZ-forskarna arbetar med med sina kollegor i Indien och Nepal är en kompromiss:sättas upp på strategiska platser som skulle utgöra ryggraden i ett system för tidig varning för översvämningar i höga berg. Enligt Marco Pilz, "denna avvägning, på sätt och vis, är ett optimeringsproblem som framtida studier måste ta itu med och där vi redan gjort systematiska framsteg, till exempel i den tyska regionen Lower Rhein Bay. Ytterligare analys av översvämningar och skräpflöden kommer att hjälpa till att bättre förstå hur seismiska signaler kan hjälpa till med tidig varning."

De första idéerna att etablera ett sådant system för tidig varning baserat på ett seismologiskt tillvägagångssätt kom upp långt före katastrofen som ett resultat av en gemensam workshop för Helmholtz-forskare och indiska kollegor i Bangalore våren 2019. Det aktuella projektet för studien var initierat av Virendra Tiwari från NGRI och Niels Hovius. Den använde sig av en samlokalisering av översvämningen och ett regionalt seismiskt nätverk som redan inrättats av Indian National Geophysical Research Institute. Hovius säger:"Tidlig varning blir allt mer brådskande, eftersom bergsfloder i allt högre grad används för generering av vattenkraft, ses som en motor för ekonomisk utveckling av några av världens fattigaste bergsregioner. Med tanke på att katastrofala översvämningar sannolikt också kommer att bli vanligare under ett värmande klimat, driva snabbt glaciären reträtt och osäkert tjuvning av smältvatten på höga platser, framtida risker kommer att växa ännu mer. "