Do Nilo ao Mississippi e da Amazônia ao Yangzi, a civilização humana está inextricavelmente ligada aos grandes rios ao longo dos quais nossas sociedades se desenvolveram. Mas os rios são mutáveis, e os benefícios que eles proporcionam podem rapidamente se tornar desastres quando esses cursos d'água mudam.

Os cientistas estão trabalhando para entender como as mudanças ambientais alteram a dinâmica do rio. Um novo estudo no Proceedings of the National Academy of Sciences coautor do geomorfólogo Vamsi Ganti, da UC Santa Bárbara, delineou os fatores que determinam a frequência com que os rios mudam de curso, ou avulse, e os efeitos que isso terá nos deltas dos rios. Os resultados prometem ajudar os cientistas e planejadores a se preparar para um futuro de aumento do nível do mar e mudanças no uso da terra.

Os deltas neutralizam o aumento do nível do mar acumulando sedimentos, que ocorre principalmente perto do próprio canal do rio. De vez em quando, o rio mudará de curso por meio de uma avulsão e começará a construir o delta em outro lugar. “Então as avulsões são a forma como o rio espalha seus sedimentos por toda a paisagem, "disse o primeiro autor Austin Chadwick, um bolsista de pós-doutorado na Universidade de Minnesota.

"As perguntas que estamos fazendo são com que frequência os rios mudam naturalmente de curso, " Ele continuou, "e como isso vai mudar com a mudança climática e a interferência humana."

Infelizmente, anteriormente não havia consenso sobre como os rios responderam à mudança climática. Alguns cientistas pensaram que as taxas de avulsão aumentariam com o aumento do nível do mar, enquanto outros previram que diminuiriam. "Simplesmente não havia uma teoria unificadora para explicar como a frequência da avulsão do rio depende do nível do mar, "Ganti disse.

Para endireitar a situação, Ganti, Chadwick e seu co-autor Michael Lamb, da Caltech, observações combinadas dos registros geológicos e históricos com um modelo matemático da dinâmica do rio. Ao focar neste problema específico, eles visavam finalmente obter respostas definitivas e previsões úteis.

Grandes rios tendem a se achatar e desacelerar à medida que se aproximam do oceano. Depois de um certo ponto, as condições a jusante do nível do mar começam a influenciar o comportamento do rio no que os cientistas chamam de hidrodinâmica remanescente. “Esta é uma zona dinâmica onde ocorre deposição e erosão nos rios costeiros, "Ganti explicou.

Em um artigo anterior, a equipe mostrou que as avulsões ocorrem dentro desta região remanescente, que pode se estender muito para o interior. Por exemplo, a zona de remanso do rio Mississippi atinge 500 quilômetros da costa. Deeper, rios mais planos como o Mississippi, que têm regiões remanescentes maiores, portanto, têm deltas maiores.

O objetivo dos pesquisadores com este estudo foi aplicar sua nova compreensão do impacto da hidrodinâmica remanescente para aprender sobre a frequência das próprias avulsões.

Usando o modelo, e comparando seus resultados aos dados de campo, a equipe descobriu que existem três maneiras pelas quais os deltas podem responder ao aumento do nível do mar, que dependem do equilíbrio entre a taxa de variação do nível do mar e os sedimentos fornecidos pelo rio.

A primeira:quando um rio tem muitos sedimentos e a subida do nível do mar é relativamente lenta. De acordo com o modelo, esses rios são resistentes ao aumento do nível do mar, e suas taxas de avulsão permanecem estáveis. O Rio Amarelo na China é um exemplo.

O segundo caso ocorre quando um rio tem menos sedimentos ou o nível do mar sobe mais rapidamente. Neste cenário, as avulsões tornam-se mais frequentes. O aumento do oceano promove sedimentação, e uma vez que um canal se enche a uma certa profundidade, o rio vai saltar seu curso.

E representando o extremo, em que a elevação do nível do mar supera a capacidade de um rio de depositar sedimentos, é o terceiro caso. À medida que o oceano se infiltra no delta, o rio atingirá sua taxa máxima de avulsão, e todo o sistema começará a migrar para o interior. Os cientistas não sabiam sobre este caso antes, e a descoberta dos três regimes juntos explica as inconsistências anteriores na literatura científica.

Os pesquisadores inseriram observações e dados em seu modelo para ver se vários deltas de rios se comportariam de maneira diferente sob as condições climáticas previstas. "A resposta é sim, para a maioria deles, "Chadwick disse." Muitos rios terão avulsões mais frequentes e alguns rios também terão avulsões mais para o interior. "

As avulsões em rios têm enormes implicações sociais, com potencial para causar distúrbios econômicos e civis. Archaeologists believe that a course change of the Indus River in western India directly contributed to the decline of the Bronze Age Harappan civilization. Mais recentemente, avulsions led to the 1877 Yellow River flood and 1931 China floods, two of the deadliest natural disasters in modern history.

An avulsion could have dire consequences for rivers like the Mississippi, where a system called the Old River Control Structure has prevented the river from jumping course since 1963. If the backwater region migrated inland, the river could change course upstream from the facility and bypass it altogether. Millions of gallons of water per minute would course through previously dry land, while the downstream portion of the channel would go completely dry.

The authors have made their model available and accessible to anyone who might want to use it. They were even able to reduce several formulas into a single equation by implementing a few basic assumptions about river conditions and dynamics.

"Groups like the Army Corps of Engineers and the Department of the Interior can use this tool to apply to any delta, " said Chadwick. "And hopefully it will help inform our decisions in these places as we cope with climate change."