Geólogos americanos e chineses que estudam o Rio Amarelo da China criaram uma nova ferramenta que pode ajudar as autoridades chinesas a prever e prevenir as inundações muito frequentes do rio, que ameaçam até 80 milhões de pessoas. A nova ferramenta, uma formulação baseada na física para calcular o transporte de sedimentos, também pode ser aplicado para estudar a sustentabilidade da erosão das costas em todo o mundo.

Conhecido em chinês como Huanghe, o Rio Amarelo ocupa um lugar central, mas dicotômico, na história. Como o berço da civilização chinesa, muitas vezes é chamada de "mãe da China". Mas suas inundações, incluindo vários dos desastres naturais mais mortais da história registrada, também ganhou o nome de "tristeza da China". Cada identidade - o nutridor fértil e o assassino desenfreado - deriva da mesma característica:o Rio Amarelo lava cerca de um bilhão de toneladas de sedimentos todos os anos, do Planalto de Loess ao Mar de Bohai, e assim fazendo, tem a tendência de ficar tão obstruído que não apenas inunda, mas literalmente muda de curso, pular para um novo canal a quilômetros de distância.

"O Huanghe é provavelmente o rio de granulação fina mais estudado do mundo, "disse o sedimentologista da Rice University Jeffrey Nittrouer, um dos principais autores do novo estudo sobre o Rio Amarelo que aparece online esta semana em Avanços da Ciência . "Apesar disso, as fórmulas e relações típicas usadas para descrever o fluxo de sedimentos na maioria dos outros rios simplesmente não funcionam para o Huanghe. Eles subestimam consistentemente a carga de sedimentos do rio em um fator de 20. "

No estudo, Nittrouer e autor principal Hongbo Ma, um pesquisador de pós-doutorado da China que ingressou na Rice em 2014, usou as técnicas mais recentes em amostragem de sedimentos e mapeamento 3-D do fundo do rio para criar uma "formulação universal de transporte de sedimentos". A formulação é o primeiro modelo de transporte de sedimentos baseado na física capaz de descrever com precisão como o Huanghe carrega sedimentos.

“Em termos de transporte de sedimentos, o Haunghe é quase o rio perfeito, "Ma disse." Seu fundo é quase plano e sem características, o que significa que pode usar quase toda a sua energia para mover os sedimentos. "

Nittrouer, um professor assistente de ciências da Terra que estudou dezenas de rios em três continentes, disse que não viu nada como o Huanghe. "Em rios típicos de leito de areia de várzea - ​​como a Amazônia, o Mississippi, o que você quiser - apenas cerca de 40 a 60 por cento da energia é usada para transportar sedimentos rio abaixo. No Rio Amarelo, bem mais de 95 por cento da energia está disponível para mover os sedimentos. "

Nittrouer e Ma visitaram Huanghe pela primeira vez no verão de 2015 como parte de um período de quatro anos, Estudo de US $ 2 milhões financiado pela National Science Foundation (NSF). Sua intenção era examinar o geológico, lições socioeconômicas e de engenharia do esforço de décadas da China para controlar o Huanghe e direcionar o crescimento de seu delta para o mar de Bohai.

"O Haunghe move tantos sedimentos que é extremamente eficiente na geração de novas terras a cada ano e, portanto, é o melhor lugar para aprendermos como usar os sedimentos dos rios para aumentar a sustentabilidade do delta, "Nittrouer disse." O exemplo mais próximo de casa é o rio Mississippi, onde há esforços significativos para reabastecer a costa da Louisiana. Mas uma razão ainda mais urgente para estudar o Rio Amarelo é que 80 milhões de pessoas vivem em sua planície de inundação e são ameaçadas por suas enchentes. O potencial para o sofrimento humano é enorme. O objetivo do nosso trabalho é mitigar as inundações de Huanghe, ao mesmo tempo em que desenvolvem técnicas de pesquisa transferíveis para avaliar os sistemas fluviais em todo o mundo. "

Ma e Nittrouer disseram que nunca esquecerão sua primeira tentativa de criar um mapa 3-D do fundo de Huanghe. Eles estavam planejando fazer uma imagem detalhada do leito do rio usando um sistema de sonar que Nittrouer havia usado anteriormente para mapear vários outros sistemas de rios. Em todos os estudos anteriores, ele descobriu que o canal continha feições em forma de leito semelhantes às dunas de areia dos desertos.

"Dei uma olhada na leitura do barco e pensei que o instrumento estava quebrado, "Nittrouer disse." O fundo parecia plano como vidro. "

Ma disse, "Somente quando trouxemos os dados de volta para o laboratório, vimos que havia recursos, mas a proporção era tal que não podíamos vê-los no barco. "

Por exemplo, quando Nittrouer fotografou o fundo do rio Mississippi, ele normalmente via formas de leito de até 10 metros de altura e espaçadas cerca de 200 a 300 metros uma da outra. Em contraste, os dados do Rio Amarelo mostraram dunas de 1 metro de altura a cada 500 a 2, 000 metros.

Usando esses dados e outras medições do baixo Huanghe, incluindo de seu extenso delta, Ma criou uma formulação baseada na física capaz de prever com precisão o fluxo - o volume de sedimento transportado por um determinado período de tempo - no Huanghe.

"O objetivo é olhar para a conexão, em termos de movimento de sedimentos e fluxo de água, entre o rio, o delta e a região marinha próxima à costa, "disse Ma, que escolheu se tornar um sedimentologista após o devastador terremoto de Sichuan em 2008, na China.

Enquanto ainda era estudante de graduação na Universidade de Tsinghua, Ma se juntou a um laboratório que estava estudando as inundações potenciais que poderiam resultar de rompimentos de barragens causados ​​por deslizamentos de terra no terremoto de 2008. O potencial de perda de vidas com as enchentes era maior do que 90, 000 pessoas mortas ou feridas pelo próprio terremoto, e Ma ficou fascinado com a criação de tecnologias que pudessem ajudar a prevenir essas grandes inundações.

"Eu nasci e cresci longe de Haunghe, no nordeste da província de Heilongjiang, mas eu, como muitos chineses, sentir profundamente a tristeza do Huanghe, que matou milhões nos últimos 2, 000 anos, e tenho a tristeza de todos os riscos de inundação em mente ao conduzir minha pesquisa, " ele disse.

Ma disse que espera que a nova fórmula seja útil para os engenheiros chineses que gerenciam o fluxo de água e sedimentos das barragens ao longo do Huanghe. Por exemplo, há décadas, engenheiros tentam reduzir o risco de inundações em Huanghe, vasculhando periodicamente o fundo do rio com vazamentos maciços de água do lago esgotada por sedimentos.

Ma disse que uma descoberta do novo modelo é que essa limpeza pode, inadvertidamente, aumentar o risco de inundações em certas partes do rio porque, embora limpe sedimentos, também cria um leito de rio de textura áspera que reduz a quantidade de energia que o rio pode usar para mover os sedimentos.

"Nossa fórmula indica que isso vai diminuir a eficiência do transporte de sedimentos em uma ordem de magnitude, "disse ele." Além disso, o arrasto adicional produzido pelas dunas pode aumentar o nível de água e deixar o sistema sujeito a galgamento do dique durante eventos de inundação. Esta ameaça pode ser exclusiva do caso dos Haunghe. "

Judy Skog, diretor do programa na Diretoria de Geociências da NSF, que financiou a pesquisa por meio de sua Coastal Science, Programa de Engenharia e Educação para a Sustentabilidade, disse, "Compreender o fluxo de sedimentos nos rios é importante para o grande número de pessoas ao redor do mundo que vivem perto dos rios. Este estudo pode levar a previsões de quando e onde os rios transportam sedimentos, e para uma compreensão de como esse fluxo de sedimentos é afetado pelos esforços de conservação e gestão, como a remoção de barragens. "