Un nuovo studio ha rivelato per la prima volta gli ultimi 500 anni di storia delle inondazioni del fiume Mississippi. Mostra un drammatico aumento delle dimensioni e della frequenza delle inondazioni estreme nel secolo scorso, principalmente a causa di progetti di raddrizzamento, canalizzare, e delimitava il fiume con argini artificiali.

La nuova ricerca, guidato da scienziati della Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), ha anche scoperto un chiaro schema nel corso dei secoli che collega le inondazioni del Mississippi con le fluttuazioni naturali delle temperature delle acque del Pacifico e dell'Oceano Atlantico. Questo record a lungo termine appena recuperato fornisce un contesto storico che mette in luce come la più recente ingegneria fluviale abbia intensificato le inondazioni a livelli senza precedenti.

"Le inondazioni che abbiamo avuto nell'ultimo secolo sono più grandi di qualsiasi cosa abbiamo visto negli ultimi 500 anni, " ha detto Sam Muñoz, un ex borsista postdottorato presso WHOI e l'autore principale dello studio, pubblicato il 5 aprile 2018, nel diario Natura . La ricerca mostra che negli ultimi 150 anni, l'entità dell'alluvione di 100 anni, un'alluvione che ha una probabilità dell'1% di verificarsi in un dato anno, è aumentata di circa il 20%. Il team di ricerca ha scoperto che circa tre quarti di questo elevato rischio di alluvione possono essere attribuiti alle modifiche umane del fiume e del suo bacino.

"C'è stata una domanda di vecchia data sulla misura in cui tutti i cambiamenti che abbiamo apportato al fiume Mississippi, uno dei fiumi più ingegnerizzati al mondo, hanno alterato la probabilità di inondazioni davvero grandi, " disse Munoz, ora assistente professore alla Northeastern University.

Per rispondere a questa domanda, gli scienziati hanno utilizzato una tecnica che il paleoclimatologo dell'OMS Jeff Donnelly ha sperimentato nell'oceano costiero per tracciare la storia degli uragani:estrarre lunghi nuclei di sedimenti di fondo da laghi e paludi.

"È un po' l'equivalente di infilare una cannuccia in un frullato, mettendo il pollice sopra, e tirandolo fuori, " ha detto Donnelly, un co-responsabile dello studio. In questo caso, la "paglia" era un tubo di alluminio lungo 30 piedi dispiegato da un piccolo pontone, e il "frappè" era il fango, sabbia, e limo sul fondo di tre laghi adiacenti al fiume Mississippi.

Durante le grandi inondazioni, l'acqua in movimento più veloce dal canale del fiume solleva sedimenti a grana più grande e scorre nei laghi solitamente scollegati, portando con sé sedimenti e detriti. Il materiale del fiume viene catturato nei laghi e alla fine affonda. Forma uno strato sul fondo che viene successivamente interrato nel tempo. Gli strati sono indizi rivelatori di alluvioni passate. Più profondi sono i nuclei, più indietro nel tempo gli scienziati possono arrivare.

La dimensione dei grani negli strati fornisce indizi sulla dimensione delle inondazioni. Più grande è il diluvio, più energia viene generata dall'acqua del fiume, e più grandi sono i grani che si depositano nei laghi, ha detto il geoscienziato WHOI Liviu Giosan, un altro membro principale del gruppo di ricerca. Analizzando la granulometria e la dimensione dell'inondazione per eventi di inondazione noti, ad esempio, la grande inondazione del fiume Mississippi del 1927:Muñoz potrebbe stimare le dimensioni delle inondazioni precedentemente sconosciute rappresentate nei nuclei di sedimenti.

Per sapere quando si erano verificate quelle inondazioni, il team ha utilizzato isotopi di piombo, cesio, e carbonio per datare gli strati di sedimenti grossolani. Zhixiong Shen della Coastal Carolina University ha utilizzato una tecnica chiamata luminescenza stimolata otticamente, che determina l'età di un materiale analizzando quando è stato esposto per l'ultima volta alla luce solare. Matthew Therrell dell'Università dell'Alabama ha utilizzato gli anelli degli alberi annuali per ricostruire una registrazione dettagliata delle inondazioni regionali più recenti. Combinando questi metodi, il team ha tracciato la storia delle inondazioni indietro di oltre 500 anni, circa 350 anni più indietro nel tempo rispetto ai più antichi documenti scritti sulle inondazioni.

Prossimo, hanno confrontato ciò che hanno trovato con le registrazioni di cicli climatici naturalmente oscillanti che influenzano le temperature della superficie del mare nell'Atlantico e nel Pacifico, come l'Oscillazione El Niño-Southern (ENSO). Hanno scoperto che i cicli di inondazione del Mississippi corrispondevano ai cicli oceanici e climatici.

In particolare, Gli eventi di El Niño portano più tempeste e precipitazioni nel Nord America centrale, che satura il terreno intorno al Mississippi. Una fase dell'oscillazione dell'Oceano Atlantico porta precipitazioni estreme sul bacino del Mississippi. Quando i due coincidono, l'allagamento è più probabile.

"Siamo in grado per la prima volta di analizzare davvero come la variabilità naturale del sistema climatico influenzi le inondazioni, e poi come le persone lo hanno modificato, " disse Munoz.

The sediment data also showed that the natural rhythm of flooding caused by ocean changes was greatly amplified by major federally-funded river engineering projects that began after 1928 to facilitate commercial navigation on the river and to protect communities and cropland from floods. The societal benefits of river engineering should be weighed against the risks that more large floods pose to agriculture, infrastruttura, and communities, hanno detto gli scienziati. Inoltre, big floods sweep more pollutants and fertilizers into the Gulf of Mexico, causing oxygen-depleted "dead zones."

Giosan says restoring more natural flood patterns to the river and allowing sediments to flow onto the floodplain during floods would help rebuild the drowning Mississippi delta, whose planned restoration is projected to cost tens of billions of dollars.

Secondo la squadra, the next steps will be to dig deeper into the river sediments to extend the flood record even further back in time and to apply this new method to understand what drives flooding on other major rivers systems around the world.