Horské rieky reagujú na prívalový dážď rýchlejšie, než sa čakalo

V strmých horách môže prívalový dážď vyvolať povodňovú vlnu za menej než tri hodiny, aj keď voda musí stekať po svahoch dlhších ako pol kilometra. Japonskí vedci tým spochybnili rozšírenú predstavu, že členitý terén odtok vody do riek prirodzene spomaľuje.

Zistenie pochádza z tímu z Univerzity v Cukube (University of Tsukuba), ktorý pol druha roka nepretržite sledoval jedno z najdivokejších riečnych povodí v Japonsku. Výsledky publikoval odborný časopis Journal of Hydrology. Pre krajiny s horskými riekami vrátane Slovenska majú dôležitý odkaz: čas na varovanie pred náhlou povodňou je v horských dolinách mimoriadne krátky.

Biele miesto na mape hydrológie

Horské povodia s rozlohou od jedného do desiatich štvorcových kilometrov patria k najmenej preskúmaným. Dôvod je prozaický: práca v nich je nebezpečná. Prívalová voda v strmom teréne unesie obrovské množstvo kameňov a sedimentov, ktoré dokážu zničiť meracie prístroje aj prístupové cesty.

Vedci sa tak pohybujú na tenkej hranici medzi počasím, v ktorom sa dá bezpečne pracovať, a udalosťami, ktoré chcú skutočne zmerať. Väčšina poznatkov o tom, ako sa z dažďa stáva povodeň, preto pochádza z miernejšej a dostupnejšej krajiny. Či platia aj vo vysokých horách, zostávalo dlho otvorené.

Sedem staníc v pohorí Akaiši

Výskum prebiehal v povodí rieky Higašigoči, prítoku rieky Oi v pohorí Akaiši, ktoré patrí k Japonským Alpám a k najrýchlejšie sa dvíhajúcim pohoriam v krajine. Povodie má rozlohu 28,3 km², výškový rozdiel takmer 2 400 metrov a priemerný sklon svahov 37,4 stupňa. Ročne tu spadne viac ako 3 100 milimetrov zrážok, najmä od júna do októbra v období dažďov a tajfúnov.

Vedci merali hladinu vody na siedmich miestach v čiastkových povodiach s rozlohou od 0,16 do 9,01 km² a zrážky na centrálnej stanici. Za 1,5 roka vyhodnotili 65 dažďových udalostí, pri ktorých sa dal vrchol dažďa jednoznačne spárovať s vrcholom hladiny v rieke.

Svahy takmer nebrzdia

Kľúčovým údajom bol takzvaný čas oneskorenia vrcholu, teda interval medzi vrcholom dažďa a vrcholom povodňovej vlny na výtoku z povodia. Pri udalostiach s jasným priebehom vyšla časť oneskorenia, ktorú spôsobujú svahy, v priemere takmer nulová. Maximum dosiahlo 160 minút.

Inak povedané, aj na svahoch dlhších ako 500 metrov a strmších ako 37 stupňov reagovali rieky na dážď takmer rovnako rýchlo ako v oveľa miernejšej krajine. Rovnaký jav predtým opisovali štúdie zo stredne členitého terénu.

Vysvetlenie môže ležať pod povrchom. Keď je pôda nasýtená vodou, nad menej priepustnými vrstvami vznikne dočasná hladina podzemnej vody. Voda potom prúdi bočne po prednostných cestách a tlakový impulz z dažďa sa do koryta prenesie oveľa rýchlejšie, než by to zvládol samotný povrchový odtok. V oblastiach s hojnými zrážkami sú tieto podmienky splnené často.

Keď je pôda suchá, pravidlá sa menia

Nie všetky udalosti sa správali rovnako. Pri niektorých reagovali menšie povodia pomalšie ako väčšie, teda presne naopak, než by sa čakalo. Pravdepodobným vysvetlením je, aká vlhká bola pôda pred búrkou.

Suchá pôda vodu najprv vsiakne, namiesto aby ju hneď odviedla do rieky, a väčšiu úlohu pri formovaní vrcholu zohrá podzemná voda. V malých povodiach, kde je jej podiel relatívne väčší, sa tým oneskorenie môže výrazne predĺžiť. Čas reakcie teda nie je pevnou vlastnosťou krajiny. Mení sa s predchádzajúcou vlhkosťou, veľkosťou povodia aj intenzitou dažďa, a predpovedné modely pre horský terén musia počítať so všetkými týmito faktormi.

Čo to znamená pre varovanie

Pre predpovedné služby je zistenie užitočné: modely vyladené v miernejšom teréne sa môžu dať na horské oblasti preniesť lepšie, než sa predpokladalo. Zároveň však ukazuje, aký málo času zostáva ľuďom v údoliach. 160 minút bolo najdlhšie pozorované oneskorenie, nie bežný prípad. Pri najrýchlejších udalostiach a s neistotou predpovede je skutočný priestor na varovanie ešte kratší.

Hoci výskum prebiehal v Japonsku, téma je blízka aj Slovensku. Strmé doliny našich pohorí opakovane zasiahli bleskové povodne a jednou z najtragickejších bola povodeň na Malej Svinke v roku 1998, ktorá si vyžiadala desiatky obetí. Poznatok, že horské potoky môžu na prívalový dážď reagovať takmer okamžite, preto platí všade, kde ľudia žijú pod strmými svahmi.

Zdroj: earth.com, štúdia University of Tsukuba v časopise Journal of Hydrology.