En skogsbrand följt av en intensiv regnstorm är ofta ett recept på katastrof. Utan vegetation för att dämpa nederbörd kan vattenavrinning förvandlas till ett snabbt rörligt, mycket destruktivt jordskred, kallat ett "skräpflöde", som ofta har makten att utplåna bilar, hem och motorvägar - ibland resulterar i olyckor.

Forskare från Northwestern University med stöd av U.S. National Science Foundation har utökat en fysikbaserad numerisk modell för att undersöka och förutsäga områden som är känsliga för skräpflöden.

"Vordsbränder och deras konsekvenser, som jordskred, förvärras av effekterna av klimatförändringarna och resulterar i förödelse i många regioner i landet", säger Bruce Hamilton, programdirektör vid NSF:s direktorat för teknik. "Denna forskning kan hjälpa oss att förutse och mildra dessa effekter."

Denna utökade modell skulle så småningom kunna användas i ett tidig varningssystem för människor som bor i högriskområden, vilket gör det möjligt för dem att evakuera innan det är för sent. Information från modellsimuleringar skulle också kunna användas för att designa ny infrastruktur – som avledningsstänger som leder bort snabbt rörligt vatten från bostäder och vägar – för högriskzoner.

Forskningen är publicerad i tidskriften Natural Hazards and Earth System Sciences .

"Människor vill veta om deras omedelbara och framtida risker", säger Northwesterns Daniel Horton, studiens seniorförfattare. "Även om det ännu inte uppfyller operativa standarder kan detta modelleringsramverk en dag vara avgörande för att förutsäga var skräpflöden sannolikt kommer att inträffa och bestämma vem som behöver evakueras."

Eftersom klimatförändringarna ökar sannolikheten för skogsbränder och kraftiga regn, kan skräpflöden också bli vanligare. Bara förra året slet ett skräpflöde ut en 150 fot lång sektion av vägen längs Highway 1 nära Big Sur, Kalifornien. Den pittoreska tvåfiliga motorvägen var avstängd i tre månader, vilket stängde av turismen till regionen.

Katastrofen var resultatet av ett slag:en skogsbrand som brann från augusti till december 2020, följt av en atmosfärisk flod – en lång, tunn sträng av koncentrerad fukt på himlen – som dumpade nästan en meter regn följande januari.

Efter intensiva nederbörd är områden med ärr från skogsbränder mer mottagliga för översvämningar. I en typisk situation interagerar vegetation med regn, som sedan tränger in i marken. Men om ett område bränns är vegetationen borta, så den kan inte längre fånga upp det plötsliga inflödet av fukt. Ännu värre, i vissa regioner smälter vaxer från bränd vegetation, kommer in i jorden och stelnar sedan. Dessa vaxer skapar en barriär för regn och hindrar det från att tränga in i jorden. Istället rinner regnet över jorden och plockar upp stenar, lera, träd och till och med bilar för att bli ett skräpflöde.

"På grund av klimatförändringar orsakade av människor blir ingredienserna som leder till skräpflöden verkligen vanligare," sa Horton. + Utforska vidare

Ny modell utvecklad för att förutsäga jordskred längs brinnande ärr i skogsbränder