A ameaça de deslizamentos de terra voltou a ser notícia, à medida que tempestades torrenciais de inverno na Califórnia ameaçam minar as encostas marcadas pelo fogo e trazer fluxos de detritos mortais que atingem as casas e inundam as estradas.

Mas não é preciso incêndios florestais para revelar o perigo de deslizamento de terra, Universidade da Califórnia, Berkeley, pesquisadores dizem. Levantamentos aéreos usando mapeamento a laser aerotransportado - LiDAR (detecção e alcance de luz) - podem fornecer informações muito detalhadas sobre a topografia e a vegetação que permitem aos cientistas identificar quais áreas propensas a deslizamentos podem ceder durante uma tempestade esperada. Isso é especialmente importante para prever onde deslizamentos de terra rasos - aqueles envolvendo apenas o manto do solo - podem se mobilizar e se transformar enquanto descem a encosta em fluxos de detritos destrutivos.

A pegada, eles dizem, é que essas informações ainda não podem ajudar a prever quão grandes e potencialmente perigosos os deslizamentos de terra serão, o que significa que as evacuações podem ter como alvo muito mais pessoas do que realmente ameaçadas por grandes deslizamentos e fluxos de detritos.

Em um novo artigo publicado esta semana no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences, os cientistas, O geólogo William Dietrich da UC Berkeley e o cientista do projeto Dino Bellugi relatam sua última tentativa de marcar áreas sujeitas a deslizamentos de acordo com seu tamanho provável e potencial de risco, na esperança de previsões mais precisas. Seu modelo leva em consideração os aspectos físicos das encostas - declividade, estruturas de raízes que mantêm a encosta no lugar e a composição do solo - e os caminhos que a água segue enquanto desce a encosta e entra no solo.

Ainda, enquanto o modelo é melhor para identificar áreas sujeitas a deslizamentos de terra maiores e potencialmente mais perigosos, os pesquisadores descobriram fatores que afetam o tamanho do deslizamento de terra que não podem ser facilmente determinados a partir de dados aéreos e devem ser avaliados do solo - uma tarefa difícil, se alguém está preocupado com todo o estado da Califórnia.

As principais incógnitas são como são o solo subterrâneo e o leito rochoso subjacente e a influência dos deslizamentos de terra anteriores nas condições do solo.

"Nossos estudos destacam o problema da superpredição:temos modelos que prevêem com sucesso a localização dos slides que ocorreram, mas eles acabam prevendo muitos lugares que não ocorreram devido à nossa ignorância sobre o subsolo, "disse Dietrich, Professor de ciências terrestres e planetárias da UC Berkeley. "Nossas novas descobertas apontam especificamente que a estrutura espacial do material da encosta - profundidade do solo, força da raiz, permeabilidade e variabilidades ao longo da encosta - desempenham um papel no tamanho e na distribuição e, Portanto, o próprio perigo. Estamos batendo em uma parede - se quisermos ir mais longe com a previsão de deslizamento de terra que tenta especificar onde, quando e quão grande será um deslizamento de terra, temos que ter um conhecimento que é realmente difícil de obter, mas importa. "

Modelos chave para evacuações direcionadas

Décadas de estudos por Dietrich e outros levaram a modelos preditivos de onde e em quais condições de chuva as encostas falharão, e esses modelos são usados ​​em todo o mundo em conjunto com modelos de previsão do tempo para localizar áreas que podem sofrer deslizamentos em uma tempestade que se aproxima e alertar os residentes. Mas esses modelos, desencadeada por um dos chamados "limiares empíricos de precipitação, "são conservadores, e as agências governamentais frequentemente acabam emitindo avisos de evacuação para grandes áreas para proteger vidas e propriedades.

Dietrich, Quem dirige o Observatório da Zona Crítica do Rio Eel - um projeto de uma década para analisar como a água se move da copa das árvores, passando pelo solo e a rocha-mãe até os riachos - está tentando melhorar os modelos de previsão do tamanho do deslizamento com base na física das encostas. A imagem a laser aerotransportada usando LiDAR pode fornecer detalhes em escala submétrica, não só da vegetação, mas também do solo sob a vegetação, permitindo medições precisas de encostas e uma boa estimativa dos tipos de vegetação nas encostas.

Encostas falham durante tempestades, ele disse, porque a pressão da água no solo - a pressão dos poros - separa as partículas do solo, tornando-os flutuantes. A flutuabilidade reduz o atrito segurando as partículas do solo contra a gravidade, e uma vez que a massa do slide é suficiente para quebrar as raízes que prendem o solo no lugar, a encosta desce. Lâminas rasas podem envolver apenas a parte superior do solo, ou vasculhe até a rocha e empurre tudo abaixo dela, encosta abaixo, criando fluxos de detritos mortais que podem viajar vários metros por segundo.

Cada ano chuvoso ao longo da costa do Pacífico, casas são varridas e vidas perdidas em grandes deslizamentos de terra, embora a ameaça seja mundial. Conforme ilustrado por um deslizamento de terra em Sausalito há exatamente dois anos, deslizamentos de terra podem originar-se apenas a uma curta distância encosta acima e se mobilizar como um fluxo de detritos viajando metros por segundo antes de atingir uma casa. O tamanho do deslizamento inicial influenciará a profundidade e a velocidade do fluxo e a distância que ele pode percorrer encosta abaixo até os cânions, Disse Dietrich.

Com modelos de computador anteriores, Dietrich e seus colegas conseguiram identificar com mais precisão os locais nas encostas que sofreriam deslizamentos. Em 2015, por exemplo, Bellugi e Dietrich usaram seu modelo de computador para prever deslizamentos de terra em uma encosta bem estudada em Coos Bay, Oregon, durante uma sequência de tempestades que provocam deslizamentos de terra, baseado unicamente nessas medidas físicas. Esses modelos empregaram dados LiDAR para calcular a inclinação e como a água fluiria para baixo da encosta e afetaria a pressão dos poros dentro da encosta; a história sazonal de chuvas na área, que ajuda a avaliar quanta água subterrânea está presente; e estimativas da resistência do solo e da raiz.

No novo jornal, Bellugi e David Milledge, da Universidade de Newcastle em Newcastle upon Tyne, no Reino Unido, testaram o modelo de previsão de deslizamento em duas paisagens muito diferentes:uma paisagem muito íngreme, encosta profundamente entalhada e arborizada em Oregon, e um liso, gramíneo, vale glacial suavemente inclinado no célebre Lake District da Inglaterra.

Surpreendentemente, eles descobriram que a distribuição de pequenos e grandes deslizamentos de terra rasos era bastante semelhante em ambas as paisagens e poderia ser prevista se eles levassem em consideração uma informação extra:a variabilidade da intensidade da encosta ao longo dessas encostas. Eles descobriram que pequenos deslizamentos podem se transformar em grandes deslizamentos se as condições - resistência do solo, força da raiz e pressão dos poros - não variam suficientemente em distâncias curtas. Essencialmente, pequenos deslizamentos podem se propagar ao longo da encosta e se tornarem maiores conectando áreas isoladas sujeitas a deslizamento, mesmo se eles estiverem separados por um declive mais sólido.

“Essas áreas que são suscetíveis a deslizamentos de terra rasos, mesmo que você possa defini-los, pode coalescer, se perto o suficiente um do outro. Então você pode ter um grande deslizamento de terra que envolve algumas dessas pequenas manchas de baixa resistência, "Disse Bellugi." Essas manchas de baixa resistência podem ser separadas por áreas fortes - podem ser densamente florestadas ou menos íngremes ou mais secas - mas se não forem bem separadas, então, essas áreas podem se aglutinar e causar um deslizamento de terra gigante. "

"Nas encostas, existem árvores e topografia, e podemos vê-los e quantificá-los, "Dietrich acrescentou." Mas começando da superfície e indo para o solo, precisamos de muito em modelos que agora não podemos quantificar em grandes áreas:a variação espacial na profundidade do solo e na resistência das raízes e a influência do fluxo de água subterrânea, que pode emergir da rocha subjacente e influenciar a pressão dos poros do solo. "

Obter essas informações detalhadas em toda uma encosta é um esforço hercúleo, Disse Dietrich. Nas encostas do Oregon e Lake District, pesquisadores caminharam ou escanearam toda a área para mapear a vegetação, composição e profundidade do solo, e slides anteriores metro a metro, e, em seguida, calculou meticulosamente a resistência da raiz, tudo isso é impraticável para a maioria das encostas.

"O que isso diz é que, para prever o tamanho de um deslizamento de terra e a distribuição do tamanho, temos uma barreira significativa que vai ser difícil de cruzar - mas precisamos - que é ser capaz de caracterizar as propriedades do material do subsolo, "Dietrich disse." O artigo de Dino diz que a estrutura espacial da subsuperfície é importante. "

Os estudos de campo anteriores dos pesquisadores descobriram, por exemplo, que o leito rochoso fraturado pode permitir o fluxo de água subsuperficial localizado e minar encostas estáveis ​​de outra forma, algo não observável - ainda - por levantamentos aéreos.

Eles pedem pesquisas mais intensivas em encostas íngremes para poder prever essas características do subsolo. Isso pode incluir mais perfuração, instalação de equipamentos de monitoramento hidrológico e aplicação de outras ferramentas geofísicas, incluindo penetrômetros de cone, que pode ser usado para mapear solo suscetível a falhas.