Αυτό το μήνα, το φράγμα Bloede θα αφαιρεθεί από τον ποταμό Lower Patapsco κοντά στο Ilchester, Maryland.
Η αποκατάσταση είναι ένα μοναδικό φυσικό πείραμα που θα βοηθήσει να δοκιμάσουμε πώς σχετικά φθηνά αεροσκάφη μπορούν να βοηθήσουν επιστήμονες σαν εμένα να κατανοήσουν την ακεραιότητα των ρευμάτων και των ποταμών.
Οι συνεργάτες μου συμπεριλαμβάνουν φοιτητές και ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Maryland Baltimore County, τη Μεσαιωνική Γεωλογική Έρευνα, το Τμήμα Φυσικών Πόρων του Maryland, την Εθνική Ωκεανική και Ατμοσφαιρική Διοίκηση και την Αμερικανική Γεωλογική Έρευνα.
Εάν η προσέγγισή μας λειτουργεί, θα μας επιτρέψει να παρακολουθήσουμε την κίνηση των ιζημάτων πιο ολοκληρωμένα και ακριβέστερα από ποτέ, σε ένα μικρό μέρος της δαπάνης.
Τι θα αλλάξει
Ολοκληρώθηκε το 1907 και λειτουργεί για 30 χρόνια, το φράγμα Bloede περιείχε το πρώτο βυθισμένο υδροηλεκτρικό εργοστάσιο στις ΗΠΑ Με ύψος 26, 5 ποδιών, αντιπροσωπεύει μία από τις μεγαλύτερες απομακρύνσεις φράγματος στην Ανατολική Θάλασσα.
Γιατί να αφαιρέσετε το φράγμα; Το κράτος, οι ομοσπονδιακοί οργανισμοί και τα μη κερδοσκοπικά αμερικανικά ποτάμια ελπίζουν να εξαλείψουν έναν ερειπωμένο κίνδυνο δημόσιας ασφάλειας.
Η εξάλειψη του φράγματος θα συμπληρώσει επίσης την αποκατάσταση από τις προηγούμενες απομακρύνσεις του φράγματος προς τα πάνω και θα επεκτείνει τον συνδεόμενο βιότοπο για τα ψάρια και άλλα υδρόβια πλάσματα. Το Patapsco κάποτε φιλοξένησε μεγάλες διαδρομές γλυκών υδάτων από σκιά, alewife και αμερικανικό χέλι, τα οποία είχαν μπλοκαριστεί από το φράγμα. Μια κλίμακα ψαριών έχει αποδειχθεί αναποτελεσματική κατά τη σύνδεση των ανάντη τμημάτων του ποταμού με τις εκβολές στα κατάντη και τον κόλπο Chesapeake.
Το Φράγμα Bloede τον Μάρτιο. Η παρωχημένη σκάλα ψαριών βρίσκεται στο προσκήνιο. (Matthew Baker / UMBC) Παρά το σημαντικό ρόλο που διαδραμάτισε στις πρώιμες κατασκευές των ΗΠΑ, η κοιλάδα Patapsco έχει υποστεί το μερίδιό της στις περιβαλλοντικές προκλήσεις. Η αποικιοκρατική ναυτιλία αναγκάστηκε να εγκατασταθεί στη Βαλτιμόρη, αφού το αρχικό λιμάνι του Elkridge Landing πνιγόταν από ιζήματα από έρματος πλοίων, εξόρυξη ποταμών και εκκαθάριση δασικών εκτάσεων. Μόλις ένα κανάλι 10 ποδιών περιβάλλεται από ένα θαλασσινό βάλτο, σήμερα ο χώρος είναι φρέσκος και το κανάλι είναι λιγότερο από δύο πόδια βάθος.
Οι περιοδικές πλημμύρες έχουν επίσης προκαλέσει τον όλεθρο στο στενό φαράγγι, περιστασιακά με καταστροφικά αποτελέσματα. Τα τελευταία χρόνια, οι πλημμύρες που έρχονται απλώς στην ανάντη του Ellicott City έχουν διαρρήξει τον κύριο αποχετευτικό αγωγό που εκτείνεται κατά μήκος του πυθμένα της κοιλάδας και έχουν αναδιοργανώσει μεγάλες ποσότητες άμμου, ξύλου και βράχου στο κατάντη κανάλι.
Σήμερα, το φράγμα αποθηκεύει περίπου 2, 6 εκατομμύρια κυβικά πόδια στρωματοποιημένου λάσπης και άμμου σε απόσταση μικρότερη των οκτώ μιλίων από το παλιρροϊκό κύμα Chesapeake Bay. Όταν το φράγμα απομακρύνεται, θέλουμε να μάθουμε πώς θα μετακινηθεί αυτό το πολύ ίζημα και πόσο γρήγορα.
Γιατί η κίνηση των ιζημάτων;
Η κατανόηση της κίνησης των ιζημάτων είναι κρίσιμη για τη διαχείριση των ποταμών σε κάθε δικαιοδοσία της λεκάνης απορροής του Chesapeake Bay.
Τα ιζήματα συμβάλλουν στην εξισορρόπηση της ροής του νερού για τη διατήρηση του σχήματος των καναλιών και των σταθερών οικοτόπων για τα υδρόβια, τα ασπόνδυλα και τα ψάρια. Το ίζημα των ποταμών είναι απαραίτητο για να βοηθήσει τις ακτογραμμές στις εκβολές ποταμών να καταπολεμήσουν την άνοδο της στάθμης της θάλασσας Εντούτοις, τα λεπτά ιζήματα μπορούν επίσης να είναι ρυπογόνα μέσα, ή να μεταφέρουν θρεπτικά συστατικά και βαρέα μέταλλα σε καταρροϊκές εκβολές.
Αεροφωτογραφία του καναλιού ποταμού Patapsco που παρουσιάζει χαλίκια, πλακόστρωτα και άμμο. (Matthew Baker / UMBC) Παρόλο που είναι εύκολο να παρατηρηθούν στοιχεία για τη διάβρωση των ιζημάτων από τις όχθες του ποταμού ή τις πλαγιές, είναι συχνά ασαφές πού και πόσο από το εν λόγω ίζημα επανατοποθετείται και αποθηκεύεται. Η διαχείριση της αποθήκευσης ιζημάτων, ιδιαίτερα πίσω από τα φράγματα, μπορεί να είναι κάπως αμφιλεγόμενη.
Αφού μελετήσαμε αρκετές άλλες μετακινήσεις φράγματος, αναμένουμε ότι τα ιζήματα που παγιδεύτηκαν πίσω από το φράγμα θα εκκενωθούν και θα ανακατανεμηθούν γρήγορα κατάντη για αρκετά χρόνια.
Ωστόσο, υπάρχουν ακόμα πολλά που δεν γνωρίζουμε. Οι πλημμύρες μετά από έντονες καταιγίδες μπορούν να μεταφέρουν τεράστιες ποσότητες ιζήματος, αλλάζοντας τον πυθμένα της κοιλάδας σε λίγες μόνο ώρες. Αυτές οι καταιγίδες θα κατακρημνιστούν κάπου αλλού στο φαράγγι ή στην παράκτια πλημμυρίδα ή θα την παραδώσουν στον κόλπο;
Νέοι τρόποι παρακολούθησης αλλαγών
Είναι δύσκολο να μετρηθεί με ακρίβεια οι μεγάλες και ενδεχομένως ταχείες αλλαγές καναλιών.
Σε μια τυπική επιτόπια έρευνα, οι τεχνικοί μετρούν το βάθος του νερού, τη ροή, το υπόστρωμα του πυθμένα και άλλες πληροφορίες σε συγκεκριμένες τοποθεσίες. Αν και οι δίαυλοι ροής μπορούν να ποικίλουν τρομερά τόσο στο διάστημα όσο και στο χρόνο, εμείς οι επιστήμονες σπάνια μπορούμε να αντιπροσωπεύσουμε μια τέτοια μεταβλητότητα στις μετρήσεις μας. Αντ 'αυτού, συλλέγουμε απομονωμένα στιγμιότυπα εγκαίρως. Αυτό μας αφήνει λιγότερη κατανόηση της δυναμικής μετακίνησης ιζημάτων, των καταστροφών που προκλήθηκαν από τα κύματα των πλημμυρών ή της ποικιλίας των συνθηκών που είναι απαραίτητες για την υποστήριξη της υδρόβιας ζωής.
Οι μετρητικοί σταθμοί που ευρίσκονται ανάντη και κατάντη του βυθού μετρούν τη ροή νερού και εκτιμούν το αιωρούμενο υλικό όπως τα λεπτά λάσπη και αργίλους, αλλά όχι τις χονδροειδείς άμμους και τα χαλίκια που κινούνται κατά μήκος του καναλιού. Οι έρευνες 30 διατομών που διανέμονται σε οκτώ μίλια παρέχουν πληροφορίες σχετικά με το πώς το σχήμα και η σύνθεση του καναλιού διαφέρουν καθώς κάποιος διασχίζει το κανάλι, αλλά σχετικά λίγα περίπου χιλιάδες πόδια ανάμεσα σε κάθε διατομή.
Επιπλέον, μετά από μια μεγάλη πλημμύρα, οι επιστήμονες πρέπει να διεξάγουν νέες διασταυρούμενες έρευνες, οι οποίες διαρκούν έως και ένα μήνα σε περιστασιακά σε επικίνδυνες συνθήκες.
Η ομάδα μας προσπαθεί να προσθέσει στις μετρήσεις μας, αναπτύσσοντας μικρά, μη ραμμένα αεροσκάφη που φωτογραφίζουν ολόκληρο το κάτω μέρος της κοιλάδας. Επαναλάβετε τις φωτογραφίες πριν, κατά τη διάρκεια και μετά την αφαίρεση, μπορεί να μας βοηθήσει να εντοπίσουμε τη θέση ενός ιζήματος ιζήματος καθώς αυτό κινείται κατάντη. Επιτρέπουν επίσης νέες προοπτικές του ποταμού.
Τρισδιάστατη προβολή ενός cloud point channel του ποταμού Patapsco. (Matthew Baker / UMBC) Βασιζόμενοι αποκλειστικά σε επικαλυπτόμενες φωτογραφίες που συλλέχθηκαν τόσο πριν όσο και μετά την απομάκρυνση του φράγματος, θα δημιουργήσουμε τρισδιάστατα μοντέλα υπολογιστών στο κατώτατο σημείο του καναλιού και στο βάθος του νερού - όχι μόνο στις διατομές που ερευνήσαμε, αλλά κάθε λίγα εκατοστά κατά μήκος του καναλιού. Παρόλο που αυτή η τεχνολογία λειτουργεί καλύτερα σε ρηχά νερά, τα μοντέλα μας θα μας επιτρέψουν να βελτιώσουμε σημαντικά τις εκτιμήσεις τόσο της ποσότητας όσο και της θέσης της αλλαγής καναλιού καθώς τα ιζήματα μετακινούνται κατάντη.
Με τη νέα προσέγγιση, η ομάδα μας συλλέγει ένα σετ φωτογραφιών από όλα τα οκτώ μίλια μέσα σε λίγες μέρες, και περαιτέρω εργασίες συμβαίνουν μέσα σε έναν επιτραπέζιο υπολογιστή. Αυτό σημαίνει ότι οι μετρήσεις μπορούν να επαναληφθούν ή να επαναληφθούν ανά πάσα στιγμή χρησιμοποιώντας αρχειοθετημένες εικόνες.
Παρόλο που είμαστε σίγουρα περίεργοι να δούμε πώς κινείται αυτό το μεγάλο ίζημα, μας ενδιαφέρει ιδιαίτερα το πόσο καλά μπορούμε να το συλλάβουμε. Εάν λειτουργήσει, αυτή η τεχνολογία πιθανόν να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες συλλέγουν μετρήσεις και παρακολουθούν ποτάμια.
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στην Η συζήτηση.
Μάθιου Ε. Μπέικερ, καθηγητής Γεωγραφίας και Περιβαλλοντικών Συστημάτων, Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, κομητεία Βαλτιμόρη
