Torrential flooding across a humid Appalachian watershed: historical reconstruction and sub-watershed susceptibility

في التلال المتموجة والرطبة بشرق أمريكا الشمالية، غالباً ما يتسلل نوع معين من الخطر بعيداً عن رادار إدارة الفيضانات التقليدية. وبينما ركز المهندسون والمخططون لفترة طويلة على الموجات الضخمة والمتوقعة للأنهار الكبيرة — والتي غالباً ما تكون مدفوعة بذوبان الثلوج في الربيع أو انسدادات الجليد — ظلت الفيضانات الأصغر والأسرع والأكثر عنفاً التي تندفع عبر وديان الروافد شديدة الانحدار غير مفهومة بشكل جيد. هذه الأحداث، المعروفة بالفيضانات العارمة، تولد من عواصف رعدية صيفية شديدة تحول الجداول الصغيرة إلى سيول جارفة في غضون دقائق. ومن الصعب دراستها لأنها تحدث بسرعة، وتؤثر على مناطق صغيرة، وغالباً لا تترك سجلاً دائماً في أجهزة القياس الرسمية التي تتبع مستويات الأنهار. ومع ذلك، يمكن لهذه الفيضانات السريعة أن تسبب أضراراً جسيمة، حيث تجرف ضفاف الأنهار، وتجرف الجسور، وتترسب خلفها رواسب ثقيلة. إن فهم أين ولما مَ تحدث هذه الأحداث أمر بالغ الأهمية لحماية المجتمعات، لكن القيام بذلك يتطلب تجميع الأدلة من الماضي ورسم خرائط للشكل الفيزيائي للأرض لمعرفة أي الوديان هي الأكثر عرضة للتفاعل بعنف مع الأمطار الغزيرة.

قام فريق من الباحثين من جامعة كيبيك في مونتريال بحل هذا اللغز في حوض نهر شوديير، وهي منطقة شاسعة في جنوب كيبيك تمتد من مرتفعات الأبالاش إلى نهر سانت لورانس. أرادوا معرفة أي من الأحواض الفرعية الـ 86 داخل هذه المنطقة هي الأكثر عرضة لهذه الفيضانات المفاجئة والمدمرة. وللقيام بذلك، لم يعتمدوا فقط على النماذج الحاسوبية الحديثة أو بيانات الطقس الأخيرة. بدلاً من ذلك، شرعوا في عمل استقصائي تاريخي ضخم، حيث فحصوا أكثر من قرن من السجلات من عام 1900 إلى عام 2023. لقد بحثوا في تقارير الأمن المدني القديمة، وأرشيفات الصحف، وقواعد بيانات الكوارث للعثور على كل ذكر لفيضان يتوافق مع وصف الحدث السريع الناتج عن الأمطار. كشف هذا الجهد عن 53 تاريخاً متميزاً وقعت فيها مثل هذه الفيضانات، مما أسفر عن 185 تقريراً محدداً عن أضرار أو ارتفاع في منسوب المياه في بلدات مختلفة وعلى طول مجاري مائية مختلفة. ووجد الباحثون أن هذه الأحداث لم تكن عشوائية؛ فقد حدثت حصرياً تقريباً في شهري يوليو وأغسطس، نتيجة للعواصف الرعدية، أو الأمطار المطولة، أو بقايا العواصف الاستوائية.

بمجرد رسم خريطة لأماكن وأوقات حدوث هذه الفيضانات، وجه الفريق اهتمامهم إلى الأرض نفسها. حللوا الخصائص الفيزيائية لكل من الأحواض الفرعية الـ 86، باحثين في مدى انحدار المنحدرات، وكيفية تغطية الأرض بالغابات أو المزارع، ونوع التربة القابعة تحت السطح. كما حسبوا مقياساً لمدى وعورة التضاريس، وهو مفهوم يساعد العلماء على فهم مدى سرعة تجمع المياه وانجرافها نحو الأسفل. كان الهدف هو معرفة ما إذا كانت الأماكن التي تعرضت للفيضانات بشكل متكرر تشترك في "بصمة" فيزيائية مشتركة — رب الله كانت جميعها أكثر انحداراً، أو تحتوي على تربة عارية أكثر، أو شكلاً معيناً يجمع المياه معاً. ومع ذلك، كانت النتائج مفاجئة. وجد الباحثون أنه لا يوجد نمط موحد واحد بين الأحواض التي عانت من أكبر قدر من الفيضانات. فبعض المناطق الأكثر تعرضاً للفيضانات كانت معتدلة الانحدار نسبياً، بينما كانت مناطق أخرى شديدة الانحدار. بعضها كان يتميز بغابات كثيفة، بينما كان البعض الآخر زراعياً بكثافة. تباينت السمات الفيزيائية للأرض بشكل واسع، مما يشير إلى عدم وجود قاعدة بسيطة مثل "الانحدار الشديد يعني دائماً خطورة أكبر".

ولفهم هذا التعقيد، أنشأ الباحثون أداة مسح إقليمية، وهي عبارة عن خريطة تجمع بين المنحدر، وتغطية الأرض، ونوع المادة الأرضية لتقدير "درجة القابلية للتأثر" لكل منطقة. صُممت هذه الدرجة لتسليط الضوء على الأماكن التي قد تشجع الظروف الفيزيائية فيها على التصريف السريع للمياه، لتعمل كدليل للأماكن التي تستحق نظرة فاحصة. وعند مقارنة هذه الخريطة بقائمتهم التاريخية للفيضانات، وجدوا تطابقاً جزئياً. فبعض المناطق ذات درجات القابلية العالية كانت قد تعرضت بالفعل للفيضانات مرات عديدة، ولكن ليس جميعها. وعلى العكس من ذلك، كانت بعض المناطق ذات الدرجات العالية ليس لها تاريخ مسجل للفيضانات، بينما كانت بعض المناطق التي تعرضت للفيضانات بشكل متكرر تمتلك درجات متوسطة فقط. هذا التباين ليس فشلاً في المنهجية، بل هو انعكاس للواقع: فالفيضان يحدث فقط عندما تضرب عاصفة محددة مكاناً محدداً في وقت محدد، والسجل التاريخي غير مكتمل. الخريطة لا تتنبأ بدقة متى سيحدث الفيضان، ولا تحسب المخاطر على منزل معين. بدلاً من ذلك، تعمل كمرشح (فلتر)، يحدد أي الوديان تستحق تحقيقاً ميدانياً أكثر تفصيلاً.

كما نظرت الدراسة في كيفية تغير الأرض على مدار العقدين الماضيين. بين عامي 2000 و2020، زادت كمية الأراضي المغطاة بالمباني والأسطح المرصوفة بنسبة 40 بالمائة تقريباً، بينما تقلصت مساحات الغابات والمراعي. وبينما من المنطقي افتراض أن المزيد من الخرسانة والأسفلت من شأنه أن يجعل الفيضانات أسوأ من خلال منع الماء من التغلغل في الأرض، إلا أن الباحثين لم يتمكنوا من إثبات أن هذا التوسع الحضري الأخير تسبب مباشرة في الفيضانات المحددة التي وثقوها. كانت بيانات غطاء الأرض التي استخدموها حديثة جداً بحيث لا يمكنها تفسير الفيضانات التي حدثت قبل عقود، ولم تقيس الدراسة التأثير الهيدرولوجي المحدد لهذه التغييرات. إن زيادة أسطح الاستيطان هي عامل من المرجح أن يعدل كيفية حركة المياه، لكنه مجرد قطعة واحدة من لغز أكبر يشمل شدة هطول الأمطار، وظروف التربة، وشكل الوادي.

في نهاية المطاف، يوفر هذا العمل طريقة جديدة للنظر إلى مخاطر الفيضانات في المناطق الجبلية الرطبة. إنه يبتعد عن فكرة وجود سبب فيزيائي بسيط واحد لهذه الكوارث ويتجه نحو فهم أكثر دقة يجمع بين التاريخ والجغرافيا. ويخلص الباحثون إلى أن نهجهم يعد الأفضل كبداية؛ فهو يساعد المسؤولين والمخططين على تحديد أولويات الروافد التي تحتاج إلى دراسة مفصلة، ومراقبة، وربما حلول هندسية جديدة. ومن خلال تحديد المناطق التي يتداخل فيها الضرر التاريخي مع القابلية الفيزيائية، أو حيث توجد قابلية عالية دون تاريخ معروف للضرر، تقدم الدراسة خارطة طريق عملية للسلامة المستقبلية. إنها تذكرنا بأنه في الرقصة المعقدة بين الماء والأرض، فإن الأماكن الأكثر خطورة ليست دائماً تلك التي تبدو الأكثر انحداراً، بل غالباً هي تلك التي تلتقي فيها عاصفة مثالية من المطر والتضاريس والتعرض البشري.