Pedeorelha | Hoe overstromingen werken

Rudolf Cole
0
4799
1292

Mensen liepen over de straten van New Orleans nadat de dijken waren gebroken door de stormvloeden veroorzaakt door de orkaan Katrina. Bekijk meer stormfoto's. Michael Lewis / National Geographic / Getty Images

Water is een van de nuttigste dingen op aarde. We drinken het, baden erin, maken ermee schoon en gebruiken het om voedsel te koken. Meestal is het volledig goedaardig. Maar in hoeveelheden die groot genoeg zijn, kan hetzelfde spul dat we gebruiken om een tandenborstel te spoelen auto's omverwerpen, huizen slopen en zelfs doden.

Overstromingen hebben alleen al in de afgelopen honderd jaar miljoenen levens geëist, meer dan enig ander weerfenomeen. Orkaan Katrina in New Orleans en de cycloon van 2008 die Myanmar trof, zijn recente voorbeelden van de wijdverbreide verwoesting die overstromingen kunnen veroorzaken.

In dit artikel zullen we ontdekken waarom water zo snel van karakter verandert en wat er dan gebeurt. We onderzoeken de negatieve gevolgen van overstromingen en enkele voordelen. We zullen ook onderzoeken hoe menselijke constructie overstromingen kan voorkomen of, in sommige gevallen, kan veroorzaken.

Inhoud

Water, overal water
Onder het weer
Breng me naar de rivier
Kom Hell of High Water

Overstroming van landbouwgrond in Missouri. Zware regenval in de lente en zomer van 1993 overstroomde gebieden in het middenwesten van de Verenigde Staten, waardoor de federale regering 500 provincies in negen staten tot grote rampgebieden verklaarde.

Om te begrijpen hoe overstromingen werken, moet je iets weten over hoe water zich gedraagt op onze planeet. De totale hoeveelheid water op aarde is gedurende miljoenen jaren redelijk constant gebleven (hoewel de verdeling in die tijd aanzienlijk varieerde). Elke dag gaat er een zeer kleine hoeveelheid water verloren hoog in de atmosfeer, waar intense ultraviolente stralen een watermolecuul uit elkaar kunnen halen, maar er wordt ook nieuw water uitgestoten vanuit het binnenste deel van de aarde, door vulkanische activiteit. De hoeveelheid water die wordt aangemaakt en de hoeveelheid die verloren gaat, zijn vrijwel gelijk.

Dit watervolume heeft op elk moment veel verschillende vormen. Het kan vloeibaar zijn, zoals in oceanen, rivieren en regen; solide, zoals in de gletsjers van de Noord- en Zuidpool; of gasvormig, zoals in de onzichtbare waterdamp in de lucht. Water verandert van staat tot staat terwijl het door de planeet wordt verplaatst windstromen. Windstromen worden gegenereerd door de verwarmingsactiviteit van de zon. De zon schijnt meer op het gebied rond de evenaar van de aarde dan op gebieden verder naar het noorden en zuiden, waardoor er een warmteverschil ontstaat over het aardoppervlak. In warmere streken stijgt hete lucht op in de atmosfeer en trekt koelere lucht de vrijgekomen ruimte in. In koelere streken zakt koude lucht en trekt warmere lucht de vrijgekomen ruimte in. De rotatie van de aarde breekt deze cyclus op, dus er zijn verschillende, kleinere luchtstroomcycli over de hele wereld.

Gedreven door deze luchtstroomcycli, beweegt de watervoorziening van de aarde zich in een eigen cyclus. Wanneer de zon de oceanen verwarmt, komt er vloeibaar water uit het oceaanoppervlak verdampt in waterdamp in de lucht. De zon verwarmt deze lucht (waterdamp en alles) zodat deze door de atmosfeer stijgt en wordt meegevoerd door windstromen. Als deze waterdamp opstijgt, koelt deze weer af, condenseren in druppels vloeibaar water (of kristallen van vast ijs). Verzamelingen van deze druppels worden genoemd wolken. Als een wolk naar een koelere omgeving gaat, kan er meer water op deze druppels condenseren. Als er zich op deze manier voldoende water ophoopt, worden de druppels zo zwaar dat ze zo door de lucht vallen neerslag (regen, sneeuw, ijzel of hagel). Een deel van dit water verzamelt zich in grote, ondergrondse reservoirs, maar het meeste vormt rivieren en beken die in de oceanen stromen en het water terugbrengen naar het beginpunt..

Over het algemeen zijn de windstromen in de atmosfeer redelijk consistent. Op een bepaald moment van het jaar hebben stromingen de neiging om op een bepaalde manier over de wereld te bewegen. Dientengevolge ervaren specifieke locaties over het algemeen jaar tot jaar dezelfde soort weersomstandigheden. Maar van dag tot dag is het weer niet zo voorspelbaar. Windstromen en neerslag worden beïnvloed door vele factoren, voornamelijk geografie en aangrenzende weersomstandigheden. Een groot aantal factoren combineren zich op een oneindige verscheidenheid aan manieren en veroorzaken allerlei soorten weer. Af en toe werken deze factoren op zo'n manier samen dat een atypisch volume vloeibaar water zich in een gebied verzamelt. De omstandigheden veroorzaken bijvoorbeeld af en toe de vorming van een orkaan, die overal een grote hoeveelheid regen dumpt. Als een orkaan boven een regio blijft hangen, of als er meerdere orkanen door het gebied bewegen, krijgt het land veel meer neerslag dan normaal.

In 1927 stroomde de rivier de Mississippi over, waardoor veel steden langs de kust onder water kwamen te staan. Foto met dank aan NOAA

Omdat waterwegen in de loop van de tijd langzaam worden gevormd, is hun grootte evenredig met de hoeveelheid water dat normaal gesproken hoopt zich op in dat gebied. Wanneer er plotseling een veel grotere hoeveelheid water is, lopen de normale waterwegen over en verspreidt het water zich over het omringende land. Op het meest basale niveau is dit wat een overstroming is: een abnormale ophoping van water in een stuk land.

Een reeks stormen met enorme hoeveelheden regen is de meest voorkomende oorzaak van overstromingen, maar er zijn er nog meer. In de volgende sectie zullen we enkele manieren bekijken waarop overstromingen beginnen, evenals enkele factoren die de omvang ervan bepalen..

Zware regenval in het voorjaar van 2001 overstroomde Davenport, Iowa. Totdat het water zakte, moesten de lokale bevolking zich per roeiboot door de stad verplaatsen. FEMA Nieuwsfoto

In het laatste deel zagen we dat overstromingen optreden wanneer een atypisch volume water zich in een gebied verzamelt. Dit kan op een aantal manieren gebeuren en er is een breed scala aan gebeurtenissen die zich voordoen wanneer dit het geval is.

Het soort overstromingen waar de meeste mensen bekend mee zijn, treedt op wanneer een ongewoon groot aantal regenbuien in een vrij korte tijd een gebied treft. In dit geval zijn de rivieren en beken die het water naar de oceaan leiden gewoon overweldigd. De wisselende temperaturen van verschillende seizoenen leiden tot verschillende weerpatronen. In de winter kan de lucht boven de oceaan bijvoorbeeld warmer zijn dan de lucht boven het land, waardoor de windstroom van het land naar de zee gaat. Maar in de zomer warmt de lucht boven het land op en wordt warmer dan de lucht boven de oceaan. Hierdoor keert de windstroom om, waardoor meer water uit de oceaan wordt opgepikt en over land wordt afgevoerd. Dit moesson Windsysteem kan een periode van intense regen veroorzaken die de rest van het jaar volledig uit de pas loopt met het klimaat. In sommige gebieden kan deze overstroming worden verergerd door overtollig water uit smeltende sneeuw.

Tijdens de overstroming van 1993 vulden vrijwilligers in St. Genevieve, Missouri, zandzakken om geïmproviseerde overstromingsdijken te bouwen. FEMA Nieuwsfoto

Misschien wel het bekendste voorbeeld van seizoensgebonden overstromingen is de jaarlijkse uitbreiding van de rivier de Nijl in Egypte. In het oude Egypte zorgden moessonregens bij de bron van de rivier ervoor dat de waterweg zich in de zomer ver uitstrekte. In dit geval was de overstroming geen ramp, maar een uitkomst. Door het uitdijende water zou vruchtbaar slib langs de oevers van de rivier komen te liggen, waardoor het gebied een ideale landbouwgrond werd zodra de rivier weer was gezakt. Dit is een van de belangrijkste factoren waardoor de beschaving kon gedijen in de Egyptische woestijn. Tegenwoordig wordt de rivier afgesloten door een dam stroomopwaarts, die de zomerregen opvangt en het hele jaar door afvoert. Hierdoor is het plantseizoen verlengd, zodat Egyptische boerderijen het hele jaar door gewassen kunnen verbouwen.

Een andere veel voorkomende bron van overstromingen is de ongebruikelijke getijdenactiviteit die het bereik van de oceaan verder landinwaarts dan normaal vergroot. Dit kan worden veroorzaakt door bepaalde windpatronen die het oceaanwater in een ongebruikelijke richting duwen. Het kan ook worden veroorzaakt door tsunami's, grote golven in de oceaan veroorzaakt door een verschuiving in de aardkorst.

Downtown Johnstown, Pennsylvania, na de rampzalige overstroming van 1889. Behalve dat Johnstown werd verwoest, overstroomde de muur van water ook steden verder 'stroomafwaarts', waaronder Washington, D.C. Foto met dank aan NOAA Foto met dank aan NOAA

Overstromingen kunnen ook optreden als het door de mens is gemaakt dam breekt. We bouwen dammen om de stroming van rivieren aan te passen aan onze eigen doeleinden. Kortom, de dam vangt het rivierwater op in een groot reservoir, zodat we kunnen beslissen wanneer we de stroom van de rivier moeten vergroten of verkleinen, in plaats van de natuur te laten beslissen. Ingenieurs bouwen dammen die bestand zijn tegen elke hoeveelheid water die zich kan ophopen. Af en toe hoopt zich echter meer water op dan de ingenieurs hadden voorspeld en breekt de damconstructie onder druk. Wanneer dit gebeurt, komt er in één keer een enorme hoeveelheid water vrij, waardoor een gewelddadige "muur" van water over het land duwt. In 1889 vond zo'n overstroming plaats in Johnstown, Pennsylvania. De stadsbewoners werden gewaarschuwd dat de overstroming op komst was, maar velen deden de waarschuwing af als ongegronde paniek. Toen de stromende watermuur raakte, kwamen in slechts een paar minuten tijd meer dan 2.000 mensen om het leven.

De ernst van een overstroming hangt niet alleen af van de hoeveelheid water die zich in een bepaalde periode ophoopt, maar ook van het vermogen van het land om met dit water om te gaan. Zoals we hebben gezien, is een element hiervan de grootte van rivieren en beken in een gebied. Maar een even belangrijke factor is die van het land absorptievermogen. Als het regent, werkt de grond als een soort spons. Wanneer het land is verzadigd -- dat wil zeggen, heeft al het water opgezogen dat het kan - al het water dat zich ophoopt, moet stromen als afvoer.

Sommige materialen raken veel sneller verzadigd dan andere. Om te zien hoe dit werkt, neem je gewoon een emmer water mee naar buiten en probeer je verschillende oppervlakken nat te maken. Bodem midden in het bos is een uitstekende spons. Je zou er verschillende emmers water op kunnen gooien en het water zou meteen opzuigen. Rots is niet zo absorberend - het lijkt helemaal geen water op te nemen. Harde klei valt ergens tussenin. Over het algemeen is grond die is bewerkt voor gewassen minder absorberend dan onbebouwd land, dus landbouwgebieden hebben meer kans op overstromingen dan natuurlijke gebieden.

Een van de minst absorberende oppervlakken is beton. In de volgende sectie zullen we zien hoe beton, asfalt en andere menselijke constructies overstromingen kunnen beïnvloeden.

Overstroomde straten in St. Genevieve, Missouri. Het kleine stadje was een van de vele steden in het Midwesten die in de zomer van 1993 werden verwoest door overstromingen. FEMA News Photo

In de laatste paragraaf zagen we dat de mate van overstroming wordt bepaald door de hoeveelheid water die zich in een gebied ophoopt, en door de aard van het landoppervlak. Terwijl de beschaving zich uitbreidde, hebben mensen het landschap op een aantal manieren veranderd. In de westerse wereld is een van de belangrijkste veranderingen het bedekken van de grond met asfalt en beton. Het is duidelijk dat deze oppervlakken niet de beste sponzen zijn: bijna alle regen die zich ophoopt, wordt afvloeiend. In een geïndustrialiseerd gebied zonder goed afvoersysteem is er misschien niet veel regen nodig om grote overstromingen te veroorzaken.

Sommige steden, zoals Los Angeles, hebben betonnen kanalen aangelegd om dit probleem te voorkomen. Als het veel regent, stroomt het water in deze kanalen, die meanderen de stad uit waar het water beter kan worden opgenomen. Dit soort systemen kunnen echter verderop in de lijn overstromingen veroorzaken. Wanneer je een gebied bedekt met beton en asfalt, snijd je in feite een deel van de natuurlijke spons van de aarde af, dus de rest van de spons heeft veel meer water te verwerken.

Een soortgelijk probleem kan zich voordoen bij dijken, grote muren gebouwd langs rivieren om te voorkomen dat ze overstromen. Deze structuren verlengen de natuurlijke oevers van de rivier zodat er veel meer water doorheen kan stromen. Maar hoewel ze effectief kunnen zijn om water uit een gebied te houden, maken ze de problemen meestal erger voor een gebied verderop in de lijn, waar geen dijken zijn. Dat gebied krijgt al het overstromingswater dat zich verder stroomopwaarts zou hebben verspreid. Een ander gevaar van dijken is dat ze, net als dammen, kunnen breken. Wanneer dit gebeurt, stroomt er in korte tijd een grote hoeveelheid water het land op. Dit kan enkele van de gevaarlijkste overstromingen veroorzaken.

Golfbrekerwanden in Maryland, gebouwd om stranderosie te vertragen. Foto met dank aan NOAA

Mensen hebben niet veel succes gehad met het beheersen van overstromingen langs kustlijnen. Overmatig water in deze gebieden is bijzonder destructief voor door de mens gemaakte constructies vanwege de erosie die het veroorzaakt. Een methode om deze erosie tegen te gaan, is door hekken en muren te bouwen waar het water het land ontmoet. Dit houdt de kracht van de golven op afstand, zodat ze het strand niet slijten. Maar de structuren verstoren ook het proces van strandvorming. Wanneer je blokkeert dat het water zich tegen de kust beweegt, kan de oceaan geen zand verspreiden en krijg je geen mooie stranden.

Een ander probleem met hekken en muren is dat ze maar zoveel kunnen doen. In wezen zijn stranden veranderende omgevingen, gevormd door de overweldigende kracht van de oceaan. Dat zijn ze van nature, verondersteld worden geërodeerd en verplaatst door de dynamische werking van golven. Overstromingen zijn een regelmatig onderdeel van dit proces en zullen hoogstwaarschijnlijk blijven gebeuren, wat we ook doen.

Een steile dijk langs de rivier de Mississippi, tijdens de grote overstroming van 1927 Foto met dank aan NOAA

Hetzelfde kan gezegd worden voor veel gebieden in het binnenland. Hoewel een rivier ons misschien een stabiel, onwrikbaar kenmerk van het landschap lijkt, is het in werkelijkheid een levendig, dynamisch geheel. Dit geldt met name voor grote rivieren, zoals de Mississippi in de Verenigde Staten en de Yangtze en Huang He in China. Na verloop van tijd breiden deze waterwegen uit, veranderen hun pad dramatisch en kunnen ze zelfs de stroomrichting veranderen. Om deze reden is het land rond de oevers van een rivier zeer vatbaar voor overstromingen.

Helaas zijn rivieren ook natuurlijke trekpleisters voor de beschaving. Ze zorgen onder andere voor een constante aanvoer van water, rijke bodems en een gemakkelijk transportmiddel. Als het waterpeil laag is, bouwen mensen langs de oevers en genieten ze van alle voordelen. Op een gegeven moment wordt het tijd dat het water gaat verschuiven, en de mensen die langs de uiterwaarden hebben gebouwd, ontdekken al snel dat ze op ondeugdelijke grond leven. Als er in deze gebieden uitgebreide bouwwerkzaamheden plaatsvinden, kan de overstromingsschade verwoestend zijn.

In de volgende sectie zullen we kijken naar de verschillende soorten overstromingsschade om te zien hoe gewoon water een verwoestende kracht kan zijn.

Auto's opgestapeld door een plotselinge overstroming in 1972 in Rapid City, South Dakota. Foto met dank aan NOAA

De ergste schade door overstromingen, het verlies van mensenlevens en huizen, wordt voornamelijk veroorzaakt door de enorme kracht van stromend water. Bij een overstroming kan 61 cm water met voldoende kracht bewegen om een auto weg te spoelen, en 15 cm water kan je van je voeten slaan. Het lijkt misschien verrassend dat water, zelfs veel water, zo'n klap kan bevatten. Je kunt tenslotte vredig in de oceaan zwemmen zonder dat je wordt geslagen, en dat is een enorme hoeveelheid bewegend water. En in de meeste gevallen is een stromende rivier niet sterk genoeg om je omver te werpen. Dus waarom gedragen overstromingswateren zich anders??

Een huis dat stroomafwaarts werd vervoerd door de overstroming van 1997 in Arboga, Californië. Foto met dank aan NOAA

Overstromingswateren zijn gevaarlijker omdat ze veel meer druk kunnen uitoefenen dan een gewone rivier of een kalme zee. Dit komt door de enorme verschillen in watervolume die bij veel overstromingen bestaan. Bij een overstroming kan zich in een gebied veel water verzamelen, terwijl er in een ander gebied nauwelijks water is. Water is vrij zwaar, dus het beweegt erg snel om "zijn eigen niveau te vinden". Hoe groter het verschil tussen watervolumes over een gebied, hoe groter de bewegingskracht. Maar op een bepaald punt ziet het water er niet zo diep uit, en lijkt het dus niet bijzonder gevaarlijk - totdat het te laat is. Bijna de helft van alle sterfgevallen onder overstromingen is het gevolg van mensen die met hun auto door stromend water proberen te rijden. Er is veel meer water in de oceaan dan bij een overstroming, maar het stoot ons niet om omdat het redelijk gelijkmatig verdeeld is - water in een kalme zee haast zich niet om zijn eigen niveau te vinden.

De gevaarlijkste overstromingen zijn plotselinge overstromingen, die worden veroorzaakt door een plotselinge, intense ophoping van water. Plotselinge overstromingen raken een gebied kort nadat het water zich begint op te hopen (of het nu door overmatige regen of een andere oorzaak is), dus vaak zien mensen ze niet aankomen. Aangezien er in één gebied veel water wordt opgevangen, hebben plotselinge overstromingen de neiging om met veel kracht te bewegen, waardoor mensen, auto's en zelfs huizen uit de weg worden geruimd. Plotselinge overstromingen kunnen bijzonder verwoestend zijn wanneer een zware onweersbui veel regen op een berg dumpt. Het water beweegt met enorme snelheid de berg af en ploegt door alles in de valleien beneden.

Een aanhanger, auto en telefoonpaal opgestapeld door een overstroming in 1977 in Georgië. Foto met dank aan NOAA

Een van de ergste plotselinge overstromingen in de geschiedenis van de VS vond plaats in 1976, in Big Thompson Canyon, Colorado. In minder dan vijf uur tijd lieten onweersbuien in nabijgelegen gebieden meer regen vallen dan de regio normaal in een jaar meemaakt. De Big Thompson River, normaal gesproken een ondiepe, langzaam bewegende waterweg, veranderde abrupt in een niet te stoppen stroom, waarbij elke seconde 233.000 gallons (882.000 L) water in de kloof werd gedumpt. Duizenden kampeerders hadden zich verzameld in de kloof om het honderdjarig bestaan van de staat Colorado te vieren. De overstroming gebeurde zo snel dat er geen tijd was om te waarschuwen. Toen het toesloeg, raakten honderden mensen gewond en 139 werden gedood.

Een minder rampzalige soort schade is simpele vochtigheid. De meeste gebouwen kunnen de regen buiten houden, maar ze zijn niet waterdicht gebouwd. Als het waterpeil hoog genoeg is, sijpelt er veel water de huizen binnen en wordt alles nat. Maar in de meeste gevallen is het belangrijkste schadelijke element niet het water zelf, maar de modder die het met zich meebrengt. Terwijl water over het landschap stroomt, pikt het veel rotzooi op. Als de vloed voorbij is, zakt het waterpeil en droogt alles uiteindelijk uit, maar de modder en het puin blijven hangen.

Reddingswerkers vechten stroomopwaarts tegen stromend water tijdens een plotselinge overstroming van 1975 die Rockville, Maryland, trof. Foto met dank aan NOAA

In 1966 overstroomde een grote storm de Arno, een Italiaanse rivier die door de stad Florence stroomt. De kleine stad, een van de kunsthoofdsteden van de wereld, werd overspoeld door water, modder en algemeen slijm. Naast het verlies van mensenlevens en de schade aan gebouwen was er veel schade aan de kunstcollectie van de stad. Modder en slijm bedekten bijna alles dat in de kelders en kamers op de begane grond was opgeslagen. Door jarenlang werk hebben wetenschappers en kunsthistorici de meeste beschadigde artefacten in goede staat kunnen herstellen.

Een ander soort overstromingsschade is de verspreiding van ziekten. Terwijl water over een gebied stroomt, kan het allerlei chemicaliën en afvalproducten opnemen, wat tot extreem onhygiënische omstandigheden leidt. In wezen drijft alles en iedereen in een overstroming mee in één grote soep. Hoewel ziekten meestal niet door deze aandoeningen worden veroorzaakt, worden ze gemakkelijker overgedragen (de meeste ziekten verspreiden zich gemakkelijker door water dan door de lucht). Als u zich in een overstroomd gebied bevindt, is het erg belangrijk dat u alleen flessenwater of gekookt water drinkt en dat u zich houdt aan andere hygiënerichtlijnen. Raadpleeg deze handleiding van het Center for Disease Control voor meer informatie over wat u moet doen in overstroomde omstandigheden.

We zullen de overstromingen nooit kunnen stoppen. Het is een onvermijdelijk element in het complexe weersysteem van onze atmosfeer. We kunnen echter werken aan het minimaliseren van de schade die wordt toegebracht door overstromingen door geavanceerde dammen, dijken en kanaalsystemen te bouwen. Maar de beste manier om schade door overstromingen te voorkomen, is misschien wel door je helemaal terug te trekken uit overstromingsgevoelige gebieden. Zoals bij veel natuurverschijnselen, kan de meest verstandige reactie op overstromingen zijn om uit de weg te gaan.

Meer geweldige links

Nationale Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)
Federal Emergency Management Agency (FEMA)
NOVA Flood Special
Omgaan met overstromingen
Overstromingsonderwerpen

Hoe overstromingen werken

gerelateerde artikelen

Meer geweldige links