Obtener una mejor visión del riesgo de deslizamientos de tierra con LiDAR

En las montañas de Carolina del Norte, los deslizamientos de tierra no son una broma. Provocados por fuertes lluvias, los suelos de las laderas de las montañas pueden saturarse y «desatascarse». Como resultado, lo que comienza como un pequeño deslizamiento de tierra puede convertirse rápidamente en un gran flujo de escombros que arranca árboles y rocas, arrasando todo a su paso mientras fluye rápidamente cuesta abajo a velocidades de hasta 30 mph. El costo, tanto en infraestructura como en vidas humanas, puede ser devastador.

Una nota rápida sobre la terminología que se usa aquí: los deslizamientos de tierra y los flujos de escombros no son lo mismo. Ambos se consideran «eventos de desperdicio masivo» en el sentido de que mueven tierra, escombros y rocas cuesta abajo, pero difieren tanto en el contenido de agua como en el mecanismo de movimiento. Los deslizamientos de tierra se mueven como un trineo por una pendiente nevada, mientras que los flujos de escombros, que contienen más agua, fluyen como un arroyo turbulento de montaña, pero con mucha más fuerza.

Dada la imprevisibilidad de estos eventos de destrucción masiva, averiguar dónde es más probable que ocurran parece un proyecto que vale la pena. Ingrese a los geólogos Karl Wegmann, ex NC State Ph.D. estudiante Corey Scheip y LiDAR.

LiDAR, que significa detección y rango de luz, es un instrumento que permite a los geólogos crear imágenes 3D precisas de la superficie de la tierra a través de pulsos de luz.

Scheip y Wegmann estaban estudiando un deslizamiento de tierra al sur de Asheville en las montañas Blue Ridge en 2018. Una tormenta que arrojó hasta seis pulgadas de lluvia durante tres horas creó 240 flujos separados de escombros y deslizamientos de tierra en el área.

«Tuvimos suerte porque Carolina del Norte es líder en la realización de levantamientos topográficos de todo el estado con datos topográficos LiDAR de muy alta resolución», dice Wegmann. «Y teníamos datos LiDAR de antes y después del evento, por lo que pudimos calcular qué se desplazó y cómo».

Tradicionalmente, cuando los geólogos estiman si un área es susceptible a deslizamientos de tierra, estudian el volumen del flujo de escombros después de un evento y tratan de averiguar dónde comenzó.

Pero los datos de LiDAR permitieron a Scheip y Wegmann observar cómo el agua fluye hacia abajo desde las áreas por encima del flujo de escombros. Luego calcularon cuánta agua podría recibir un área determinada de una tormenta y la probabilidad de que se produzcan deslizamientos de tierra en esa área.

«Esencialmente, calculamos el área de drenaje contribuyente», dice Wegmann. «Si observa cada metro del paisaje por encima del flujo de escombros y estima dónde es probable que se acumule agua, puede calcular dónde puede obtener suficiente agua para crear un deslizamiento de tierra desencadenante, que si se dirige a un canal de corriente, muy probablemente puede pasar a un evento de flujo de escombros dañino y de rápido movimiento».

Los investigadores también utilizaron LiDAR para observar la tasa de transporte de materiales a lo largo de la trayectoria del flujo de escombros, lo que significa cuántas «cosas» se mueven desde el principio hasta el final del flujo de escombros. Descubrieron que la erosión no es igual a la deposición, lo cual fue sorprendente.

«En un mundo perfecto, comienza un flujo de escombros, fluye por una pista y todo se acumula en ese fondo», dice Wegmann. «Entonces, en teoría, la misma cantidad que se erosiona de los depósitos de la ladera en el fondo. Sin embargo, descubrimos que solo alrededor del 70% del material termina en el fondo. Eso significa que el 30% se traslada a un río y se lava». del sistema.»

Saber cuánto material se está moviendo realmente cuesta abajo es importante para modelar y predecir cómo se comportarán los flujos de escombros: qué tan rápido recogerán material nuevo, qué tan grandes serán y qué tan lejos llegarán. Esta información permite a los geólogos predecir zonas probables de desbordamiento o deposición.

«La mayoría de las casas están construidas al pie de los valles», dice Wegmann. «Estos datos podrían dar a los constructores y planificadores la capacidad de observar la topografía y determinar lugares menos peligrosos para construir».

El trabajo aparece en la revista. Deslizamientos de tierra.