Sob a superfície dos rios esconde-se um perigo que não é bem compreendido, mas pode causar estragos em pessoas e comunidades próximas à água.
Mudanças nos padrões climáticos podem estar perturbando os canais dos rios historicamente robustos, levando-os a dois extremos:erosão acelerada ou inundações sobrecarregadas.

Agora, um cientista da Universidade de Washington de St. Louis está iniciando um novo experimento que pode antecipar - e talvez até prevenir - danos causados ​​por chuvas intensas, um problema que ganhou maior urgência depois que uma chuva recorde inundou St. Louis na semana passada.

"Estamos interessados ​​no que acontece quando a água atinge o solo", disse Claire Masteller, geomorfologista da Universidade de Washington que lidera o projeto. "E como a paisagem precisa se ajustar para lidar com o fato de que a quantidade de água que atinge o solo está mudando."

Masteller e sua equipe estão montando um laboratório que pode simular inundações em sistemas fluviais em todo o mundo. Os pesquisadores vão jorrar as águas das enchentes através de tubos e caixas de pedras e cascalho para investigar como a estrutura dos leitos dos rios evolui com a mudança da precipitação.

E os cientistas estão observando.

O impacto das mudanças climáticas nos sistemas fluviais é difícil de entender, porque fatores que são mais simples de estudar em terra, como temperatura e precipitação, tornam-se muito mais complicados quando filtrados pelo ciclo da água, disse Jason Knouft, cientista de água doce da Universidade de St. Louis. que não está envolvido no estudo.

O projeto de Masteller pode iluminar detalhes críticos, disse ele, do impacto das mudanças climáticas em rios específicos.

"E isso tem todos os tipos de implicações para os ecossistemas, usos humanos dos sistemas fluviais e segurança da água", disse Knouft.

A forma até mesmo dos maiores canais fluviais começa com as menores rochas no leito do rio.

Seixos de todas as formas e tamanhos estão travados em um delicado equilíbrio entre atrito, gravidade e o puxão da corrente da água.

Quando a corrente que corre sobre o leito do rio é suave, ela compacta os seixos salientes em um padrão mais compacto, tornando o rio mais resistente à erosão.

Mas se o fluxo do rio se fortalecer o suficiente para superar as forças que mantêm as rochas no lugar, as que se projetam mais para fora do leito do rio são varridas rio abaixo. E quando os grandes seixos se movem, eles desalojam seus vizinhos, formando uma massa móvel de sedimentos que flui rio abaixo.

Em outras palavras, o canal se desgasta. O rio fica mais largo. Fluxos mais fortes arrancam mais rochas do leito do rio, deixando para trás uma superfície irregular de bordas salientes. E quanto mais rochas se projetam do leito do rio, mais fácil é para a água arrancá-las.

"Estes são os pontos de fraqueza no leito que podem desencadear a erosão", disse Masteller.

Esse equilíbrio natural entre erosão e compactação é a chave para como os rios evoluem sua forma ao longo do tempo. Os cientistas descobriram que os riachos se alargam com fluxos intensos de água, como inundações, até ficarem grandes o suficiente para que as inundações ocorram a cada dois anos.

A mudança climática joga uma chave no sistema.

No Missouri, espera-se que o aumento das temperaturas aumente a frequência de tempestades extremas, como a que despejou chuva recorde em St. Louis na semana passada, tornando mais comuns os ingredientes necessários para grandes tempestades.

E à medida que mais tempestades bombardeiam mais rios com mais inundações, os sedimentos do leito do rio podem não ter tempo para se unir naturalmente, preocupam os pesquisadores. Isso significaria que o canal estaria constantemente vulnerável à erosão.

"Quando outra grande tempestade cair", disse Masteller, "aquele leito do rio já está pronto para ir."

Por outro lado, espera-se que as mudanças climáticas sequem algumas regiões como o Oeste, deixando os rios mais dependentes da água escorrendo do degelo. Isso pode deixar bastante fluxo baixo para que os grãos se agrupem mais próximos, desenvolvendo resistência à erosão.

E se o rio não pode erodir para acomodar uma tempestade, a água tem que ir para outro lugar.

"Nosso recipiente é muito pequeno, então a água extra tem que passar por cima", disse Masteller.

Para entender melhor a dinâmica, Masteller montou um toboágua experimental.

A instalação de US$ 250.000, chamada de calha, é um canal com paredes de vidro forrado com rochas de rio que os cientistas podem jorrar água para simular inundações. Ele se inclina para cima e para baixo para imitar diferentes inclinações.

"Podemos levantá-lo até o teto e obter algumas coisas bem retorcidas", disse Masteller.

Basicamente, ela disse, eles podem modelar tudo, desde o rio Mississippi até os riachos das montanhas dos Alpes suíços.

E é isso que eles vão fazer. Eles criarão diferentes tipos de canais de fluxo na calha combinando com diferentes rios e sujeitarão cada um a inundações para testar como ele responde.

Uma mistura caótica de rochas grandes e pequenas imitará rios de montanha. Uma mistura mais uniforme de cascalho pequeno e de tamanho semelhante representará rios de planície.

"Estamos começando com o bloco de construção mais fundamental", disse Masteller, "que é literalmente o que um único grão faz quando você passa água sobre ele?"

O sedimento descerá pelo tubo até a balança em quantidades variadas, dependendo da força da enchente e dos ingredientes do leito do rio. Os pesquisadores pesarão suas capturas usando uma cesta pendurada na boca da calha para quantificar quanta erosão acontece com cada padrão de inundação. Eles vão tirar fotos do próprio leito do rio para quantificar quantas rochas estão se projetando para fora da superfície.

Ao mesmo tempo, eles farão a água correr através de córregos mais largos – basicamente, grandes caixas de areia – para entender melhor como a forma de um rio pode mudar com a erosão.

Então a ciência se tornará aérea. Os pesquisadores explorarão imagens a laser, chamadas LIDAR, capturadas pelo Serviço Geológico dos EUA, que mede a topografia de uma paisagem até a escala de metros. Eles compararão a largura dos rios capturados pelo sistema de mapeamento antes e depois dos eventos de inundação e verificarão se o que aprendem no laboratório corresponde ao que acontece em rios reais.

"Esses são nossos casos de teste na realidade, para ir desde a escala de grãos até a escala da paisagem", disse Masteller.

Eles ainda não têm certeza de como sua ideia se desenvolverá em diferentes fluxos. Uma teoria é que os rios das terras baixas podem se alargar e engolir estradas, casas e comunidades vizinhas. Isso porque esses tipos de leitos de rios, com rochas menores e de tamanho uniforme, disse Masteller, são como um leito de bolinhas de gude. Se todas as bolas de gude em um canal de rio forem do mesmo tamanho, ainda haverá espaço entre elas, mesmo quando forem colocadas o mais próximo possível umas das outras.

Em riachos de montanha, no entanto, um arranjo tumultuado de rochas de tamanhos diferentes pode se encaixar mais facilmente, criando uma superfície mais resistente à erosão e propensa a inundações.

“Se você tem muitos grãos diferentes de muitos tamanhos diferentes, pode preencher suas lacunas”, disse Masteller.

O objetivo final é um modelo matemático que possa prever quais rios estão em maior risco de erosão acelerada ou inundações sobrecarregadas. Os cientistas podem usar essas previsões para ajudar a evitar que os desastres se espalhem para os humanos, disse Masteller, reforçando os sistemas de águas pluviais ou reforçando os bancos, por exemplo.

Knouft, cientista da Universidade de St. Louis, disse que a pesquisa pode ser fundamental para tornar os rios mais resilientes à medida que o clima esquenta.

"Não podemos fazer isso sem o tipo de informação que este projeto está desenvolvendo", disse Knouft. + Explorar mais

Impacto do clima na química dos rios nos Estados Unidos

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