Los geólogos estadounidenses y chinos que estudian el río Amarillo de China han creado una nueva herramienta que podría ayudar a los funcionarios chinos a predecir y prevenir mejor las frecuentes inundaciones del río. que amenazan a 80 millones de personas. La nueva herramienta una formulación basada en la física para calcular el transporte de sedimentos, También se puede aplicar para estudiar la sostenibilidad de la erosión de las costas en todo el mundo.

Conocido en chino como Huanghe, el río Amarillo ocupa un lugar central pero dicotómico en la historia. Como cuna de la civilización china, a menudo se la llama la "madre de China". Pero sus inundaciones incluyendo varios de los desastres naturales más mortíferos en la historia registrada, También le han valido el nombre de "dolor de China". Cada identidad, el criador fértil y el asesino desenfrenado, se deriva de la misma característica:el río Amarillo lava alrededor de mil millones de toneladas de sedimentos cada año desde la meseta de Loess hasta el mar de Bohai, y al hacerlo, tiene una tendencia a obstruirse tanto que no solo se inunda sino que literalmente cambia de rumbo, saltando a un nuevo canal a millas de distancia.

"El Huanghe es probablemente el río de grano fino más estudiado del mundo, "dijo el sedimentólogo Jeffrey Nittrouer de la Universidad de Rice, autor principal del nuevo estudio sobre el río Amarillo que aparece en línea esta semana en Avances de la ciencia . "A pesar de eso, las fórmulas y relaciones típicas que se utilizan para describir el flujo de sedimentos en la mayoría de los otros ríos simplemente no funcionan para el Huanghe. Constantemente subestiman la carga de sedimentos del río por un factor de 20. "

En el estudio, Nittrouer y el autor principal Hongbo Ma, un investigador postdoctoral de China que se unió a Rice en 2014, usó las últimas técnicas en muestreo de sedimentos y mapeo en 3-D del fondo del río para crear una "formulación universal de transporte de sedimentos". La formulación es el primer modelo de transporte de sedimentos basado en la física capaz de describir con precisión cómo el Huanghe transporta sedimentos.

"En términos de transporte de sedimentos, el Haunghe es casi el río perfecto, "Ma dijo." Su parte inferior es casi plana y sin rasgos, lo que significa que puede usar casi toda su energía para mover sedimentos ".

Nittrouer, un profesor asistente de ciencias de la Tierra que ha estudiado docenas de ríos en tres continentes, Dijo que no ha visto nada como el Huanghe. "En los típicos ríos de lecho de arena de las tierras bajas, como el Amazonas, el Mississippi, lo que sea, solo alrededor del 40 al 60 por ciento de la energía se usa para transportar sedimentos río abajo. En el río amarillo más del 95 por ciento de la energía está disponible para mover sedimentos ".

Nittrouer y Ma visitaron por primera vez Huanghe en el verano de 2015 como parte de un Estudio de $ 2 millones financiado por la National Science Foundation (NSF). Su intención era examinar los aspectos geológicos, Lecciones socioeconómicas y de ingeniería del esfuerzo de décadas de China para controlar el Huanghe y dirigir el crecimiento de su delta hacia el Mar de Bohai.

"El Haunghe mueve tanto sedimento que es extremadamente eficiente en la generación de nuevas tierras cada año y, por lo tanto, es el mejor lugar para que aprendamos a utilizar los sedimentos de los ríos para mejorar la sostenibilidad del delta". "Dijo Nittrouer." El ejemplo más cercano a casa es el río Mississippi, donde hay esfuerzos significativos para reponer la costa de Luisiana. Pero una razón aún más apremiante para estudiar el río Amarillo es que 80 millones de personas viven en su llanura aluvial y están amenazadas por sus inundaciones. El potencial de sufrimiento humano es enorme. El objetivo de nuestro trabajo es mitigar las inundaciones de Huanghe, mientras se desarrollan técnicas a través de la investigación que son transferibles para evaluar los sistemas fluviales en todo el mundo ".

Ma y Nittrouer dijeron que nunca olvidarán su primer intento de crear un mapa tridimensional del fondo de Huanghe. Planeaban hacer una imagen detallada del lecho del río usando un sistema de sonar que Nittrouer había usado previamente para mapear varios otros sistemas fluviales. En todos los estudios anteriores, había descubierto que el canal contenía características de forma de lecho similares a las dunas de arena de los desiertos.

"Eché un vistazo a la lectura del barco y pensé que el instrumento estaba roto, "Dijo Nittrouer." El fondo parecía plano como el vidrio ".

Ma dijo, "Solo cuando devolvimos los datos al laboratorio vimos que había características, pero la relación de aspecto era tal que no podíamos verlos en el barco ".

Por ejemplo, cuando Nittrouer fotografió el fondo del río Mississippi, Por lo general, vio formas de lecho de hasta 10 metros de altura y espaciadas entre 200 y 300 metros. A diferencia de, los datos del río Amarillo mostraron dunas de 1 metro de altura cada 500 a 2, 000 metros.

Usando esos datos y otras mediciones del bajo Huanghe, incluso desde su extenso delta, Ma creó una formulación basada en la física capaz de predecir con precisión el flujo (el volumen de sedimento transportado durante un período de tiempo determinado) en el Huanghe.

"El objetivo es analizar la conectividad, en términos de movimiento de sedimentos y flujo de agua, entre el río, el delta y la región marina cercana a la costa, "dijo mamá, que eligió convertirse en sedimentólogo tras el devastador terremoto de Sichuan de 2008 en China.

Mientras aún era estudiante de la Universidad de Tsinghua, Ma se unió a un laboratorio que estaba estudiando las posibles inundaciones que podrían resultar de las rupturas de presas causadas por deslizamientos de tierra en el terremoto de 2008. La potencial pérdida de vidas por las inundaciones fue mayor a los 90, 000 personas muertas o heridas por el terremoto en sí, y Ma quedó fascinado con la creación de tecnologías que pudieran ayudar a prevenir inundaciones tan grandes.

"Nací y crecí lejos de Haunghe, en la provincia nororiental de Heilongjiang, pero yo, como muchos chinos, siente profundamente el dolor del Huanghe, que ha matado a millones en los últimos 2, 000 años, y tengo en mente el dolor de todos los peligros de las inundaciones al realizar mi investigación, " él dijo.

Ma dijo que espera que la nueva fórmula pueda resultar útil para los ingenieros chinos que administran el flujo de agua y sedimentos de las presas a lo largo del Huanghe. Por ejemplo, Los ingenieros han intentado durante décadas reducir el riesgo de inundaciones en Huanghe limpiando periódicamente el fondo del río con descargas masivas de agua del lago agotada por los sedimentos.

Ma dijo que un hallazgo del nuevo modelo es que tal fregado puede aumentar inadvertidamente el riesgo de inundaciones en ciertas partes del río porque, aunque limpia el limo, también crea un lecho de río de textura rugosa que reduce la cantidad de energía que el río puede usar para mover sedimentos.

"Nuestra fórmula indica que esto reducirá la eficiencia del transporte de sedimentos en un orden de magnitud, ", dijo." Además, el arrastre adicional producido por las dunas podría aumentar el nivel de agua y hacer que el sistema sea propenso a que los diques se desborden durante las inundaciones. Esta amenaza puede ser exclusiva del caso de Haunghe ".

Judy Skog, director de programa en la Dirección de Geociencias de la NSF, que financió la investigación a través de su ciencia costera, Programa de Ingeniería y Educación para la Sostenibilidad, dijo, "Comprender el flujo de sedimentos en los ríos es importante para la gran cantidad de personas que viven cerca de los ríos en todo el mundo. Este estudio puede conducir a predicciones sobre cuándo y dónde los ríos transportan sedimentos, y a una comprensión de cómo ese flujo de sedimentos se ve afectado por los esfuerzos de conservación y manejo, como la remoción de represas ".