La frana di Mud Creek nelle immagini fotografiche e radar. La mappa della velocità radar mostra l'estensione pre-collasso (linea continua) e post-collasso (linea tratteggiata) dell'area di scorrimento, con velocità di scorrimento più elevate prima del collasso mostrato in tonalità di rosso più scure. Le velocità più elevate erano di circa 16 pollici (40 centimetri) all'anno. Credito:Google/SIO/NOAA/U.S. Marina/NGA/GEBCO/Landsat/Copernico
"Frana stabile" suona come una contraddizione in termini, ma ci sono davvero posti sulla Terra in cui la terra si è lentamente inclinata verso il basso, stabile e innocuo per un secolo. Ma la stabilità non dura necessariamente per sempre. Per la prima volta, ricercatori del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, e istituzioni collaboratrici hanno documentato il passaggio di una stabile, frana lenta in un crollo catastrofico, mostrando come la siccità e le piogge estreme abbiano probabilmente destabilizzato lo scivolo.
La frana di Mud Creek vicino a Big Sur, California, ha scaricato circa 6 milioni di iarde cubi (5 milioni di metri cubi) di rocce e detriti lungo la California Highway 1 il 20 maggio, 2017. Il danno ha richiesto più di un anno e $ 54 milioni per riparare. Nessun movimento a lungo termine era stato documentato a Mud Creek prima di questo evento, ma i lavoratori del dipartimento dei trasporti dello stato avevano notato piccole colate di fango nelle settimane prima del crollo e avevano chiuso l'autostrada per precauzione.
Il team guidato dal JPL ha identificato Mud Creek come una frana stabile utilizzando un set di dati di otto anni da uno strumento aereo JPL chiamato Uninhabited Airborne Vehicle Synthetic Aperature Radar, elaborato con una tecnica chiamata elaborazione radar interferometrica ad apertura sintetica (InSAR). Hanno calcolato che Mud Creek stava scivolando a una velocità media di circa 7 pollici (17 centimetri) all'anno almeno dal 2009. Hanno usato i dati del satellite Sentinel-1A/B dell'Agenzia spaziale europea per documentare come è cambiato il comportamento dell'area di scorrimento.
I dati aerei e satellitari misurano i cambiamenti solo sulla superficie terrestre, però. "Da quello, abbiamo cercato di dedurre cosa può essere successo alla superficie di scorrimento della frana, decine di metri sottoterra, che ha permesso allo scivolo di Mud Creek di passare da stabile a instabile, " ha detto l'autore principale dello studio, Alexander Handwerger, un borsista postdottorato della NASA che fa ricerca al JPL.
Il crollo è avvenuto dopo diversi giorni di forti piogge durante uno degli anni più piovosi in oltre un secolo per questa zona. Prima del 2017, una siccità di cinque anni aveva prodotto molti degli anni più caldi e secchi della California di sempre. Utilizzando un modello al computer di come l'acqua influenza il suolo, i ricercatori hanno studiato cosa sarebbe successo quando le piogge intense avrebbero saturato il terreno riarso. L'acqua sostituirebbe l'aria nei minuscoli spazi tra le particelle del suolo, aumentando notevolmente la pressione sulle particelle. Questo cambiamento di pressione potrebbe aver destabilizzato le superfici di scorrimento sottoterra e innescato il crollo.
Cambiamenti di velocità nell'area di scorrimento, da marzo 2015 a maggio 2017. Nell'inverno 2015-16, la velocità degli scivoli aumentava con le piogge invernali per poi rallentare costantemente fino all'inverno successivo. Nell'inverno 2016-17, le forti piogge hanno fatto accelerare due volte la frana, prima a dicembre 2016 e poi di nuovo a marzo 2017. Gli scienziati ritengono che la doppia accelerazione possa essere stata un segnale dell'imminente crollo di maggio. Credito:EO
La sola California ha più di 650 frane stabili conosciute. Se uno iniziasse a perdere stabilità in futuro, i dati InSAR potrebbero rivelare il cambiamento? Per rispondere a questa domanda, il team ha confrontato le immagini di Mud Creek con le immagini di altre due frane stabili in tipi simili di terreno e roccia.
diapositiva di Paolo, solo 13 miglia (21 chilometri) a nord di Mud Creek, ha attraversato le stesse condizioni meteorologiche ma non ha fallito catastroficamente. Una frana nel nord della California ha ricevuto oltre 3 piedi (1 metro) di pioggia in più rispetto a Mud Creek senza guasti catastrofici. "Abbiamo pensato che se confrontassimo questi due casi che non hanno fallito con quello che ha fatto, potremmo trovare un modello di velocità caratteristico che sarebbe un avvertimento che una diapositiva sta per fallire catastroficamente, "Ha detto Handwerger.
L'idea ha pagato. Handwerger ha scoperto che tutte e tre le diapositive stabili hanno accelerato leggermente dopo l'inizio della stagione delle piogge invernali e quindi, mentre la stagione continuava, rallentato di nuovo e stabilizzato. Questo è il loro solito schema annuale. Ma dopo le piogge di fine stagione, Mud Creek ha accelerato di nuovo, aumentando di velocità fino al suo crollo definitivo. Le altre diapositive no.
"Pensiamo che una seconda accelerazione possa essere un segnale di interesse, ma abbiamo solo questo caso, "Ha detto Handwerger. "Poiché ora sappiamo che le frane stabili in questa regione possono fallire in modo catastrofico e abbiamo una buona copertura di dati qui, il nostro piano è monitorare l'intero tratto della Pacific Coast Highway e cercare questi insoliti cambiamenti di velocità. Se abbiamo abbastanza esempi, possiamo iniziare a capire effettivamente i meccanismi che controllano questo comportamento".
Il documento sulla ricerca, intitolato "Un passaggio dalla siccità alle precipitazioni estreme porta una frana stabile a un fallimento catastrofico, " è stato pubblicato oggi in Rapporti scientifici .
