DOI: https://doi.org/10.1038/s41561-024-01390-9
تاريخ النشر: 2024-02-23
المؤلف: Markus Stoffel وآخرون
الموضوع الرئيسي: الانهيارات الأرضية والمخاطر المرتبطة بها
طرق
في هذه الدراسة، قمنا بتحليل 1,450 اضطراب نمو (GDs)، تحديدًا الإصابات واضطرابات حلقات الأشجار (TRDs)، الناتجة عن أحداث سقوط الصخور من 1835 إلى 2020، مع التركيز على القرن الأخير (1920-2020) حيث قمنا بفحص 1,357 GDs من 88 شجرة *Larix decidua* على الأقل. أشار نهج نمذجة مونت كارلو إلى تحول في حدوث سقوط الصخور الموسمي، كاشفًا عن زيادة كبيرة في التردد من أواخر الأربعينيات حتى منتصف الثمانينيات، مع ارتفاع ملحوظ منذ منتصف الثمانينيات. ومن الجدير بالذكر أن تردد سقوط الصخور أظهر ارتباطًا قويًا مع درجات حرارة الهواء في الصيف، لا سيما بين 13 يوليو و26 أغسطس، مع معاملات ارتباط قدرها $r = 0.48$ (p < 0.01) قبل إزالة الاتجاه، و$r = 0.37$ (p < 0.01) بعد ذلك. تشير نتائجنا إلى أنه بينما ترتبط درجات حرارة الصيف بنشاط سقوط الصخور، هناك تأثير زمني بين زيادة درجات الحرارة وتحفيز سقوط الصخور. لوحظت زيادة في حدوث سقوط الصخور بعد صيفين دافئين متتاليين، على الأرجح بسبب عدم استقرار الأرض المتجمدة. كما أشار التحليل إلى أنه بينما تظهر الاتجاهات العقدية ارتباطًا قويًا بين ارتفاع درجات الحرارة وزيادة سقوط الصخور، فإن هذه العلاقة أقل وضوحًا على المقاييس الزمنية القصيرة بسبب تأثير عوامل مثل تغطية الثلوج ونقل حرارة الأرض. تسلط الدراسة الضوء على الدور الحاسم للظروف المناخية في دفع نشاط سقوط الصخور وتقترح أن ضعف الصخور المكشوفة حديثًا، بعد أحداث سقوط الصخور الكبيرة، قد يؤثر على عدم الاستقرار في المستقبل.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على زيادة كبيرة في نشاط سقوط الصخور في جبال الألب السويسرية، مرتبطة بارتفاع درجة حرارة المناخ وتدهور التربة المتجمدة. ارتفعت متوسطات عدد تأثيرات سقوط الصخور السنوية بشكل حاد من 4.76 خلال 1920-1940 إلى 31.23 من 1990-2011، مع تسجيل متوسط لاحق قدره سبعة تأثيرات سنويًا من 2012-2020. تُعزى هذه الزيادة إلى كل من العدد المتزايد وحجم الأشجار، التي توسعت من 88 إلى 375 ومن قطر إجمالي قدره 7.98 م إلى 87.19 م، على التوالي. استخدمت الدراسة احتمالات التأثير الشرطية (CIPs) لأخذ في الاعتبار التغيرات في تغطية الأشجار وخصائص سقوط الصخور، مما سمح بتقديرات أكثر دقة لنشاط سقوط الصخور على مدار القرن الماضي.
استخدمت الأبحاث تقنيات دندروجيومورفولوجية لإعادة بناء سجل طويل الأمد لنشاط سقوط الصخور، كاشفة عن علاقة واضحة بين درجات حرارة الهواء الصيفية الأكثر دفئًا وزيادة حوادث سقوط الصخور. أظهر موقع الدراسة، Täschgufer، أن أحداث سقوط الصخور تتأثر بشكل أساسي بتقلبات درجات الحرارة الموسمية، لا سيما خلال الربيع والصيف الدافئين. تشير النتائج إلى أن تدهور التربة المتجمدة يساهم في عدم استقرار المنحدرات، مما يؤدي إلى زيادة مخاطر سقوط الصخور، والتي من المتوقع أن تتصاعد مع استمرار تغير المناخ. تضع هذه المجموعة الشاملة من البيانات Täschgufer كمعيار للدراسات المستقبلية حول ديناميات سقوط الصخور في بيئات الجبال العالية المماثلة، مما يبرز الحاجة إلى استراتيجيات المراقبة والتكيف استجابةً لهذه التغيرات.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41561-024-01390-9
Publication Date: 2024-02-23
Author(s): Markus Stoffel et al.
Primary Topic: Landslides and related hazards
Methods
In this study, we analyzed 1,450 growth disturbances (GDs), specifically injuries and tree-ring disturbances (TRDs), caused by rockfall events from 1835 to 2020, focusing on the last century (1920-2020) where we examined 1,357 GDs from at least 88 sampled *Larix decidua* trees. A Monte Carlo modeling approach indicated a shift in the seasonal occurrence of rockfall, revealing a significant increase in frequency from the late 1940s through the mid-1980s, with a pronounced rise since the mid-1980s. Notably, rockfall frequency showed a strong correlation with summer air temperatures, particularly between July 13 and August 26, with correlation coefficients of $r = 0.48$ (p < 0.01) before detrending, and $r = 0.37$ (p < 0.01) after. Our findings suggest that while summer temperatures correlate with rockfall activity, there is a lag effect between temperature increases and the triggering of rockfalls. Enhanced rockfall occurrences were noted following consecutive warm summers, likely due to the destabilization of frozen ground. The analysis also indicated that while decadal trends show a strong correlation between warming temperatures and increased rockfall, this relationship is less clear at shorter interannual scales due to the influence of factors such as snow cover and ground heat transport. The study highlights the critical role of climatic conditions in driving rockfall activity and suggests that the weakening of newly exposed bedrock, following significant rockfall events, may influence future instability.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights a significant increase in rockfall activity in the Swiss Alps, correlating with climate warming and permafrost degradation. Mean annual rockfall impact counts rose sharply from 4.76 during 1920-1940 to 31.23 from 1990-2011, with a subsequent mean of seven impacts per year recorded from 2012-2020. This increase is attributed to both the growing number and size of trees, which have expanded from 88 to 375 and from a total diameter of 7.98 m to 87.19 m, respectively. The study employed conditional impact probabilities (CIPs) to account for variations in tree coverage and rockfall characteristics, allowing for more accurate estimates of rockfall activity over the past century.
The research utilized dendrogeomorphic techniques to reconstruct a century-long record of rockfall activity, revealing a clear relationship between warmer summer air temperatures and increased rockfall incidents. The study site, Täschgufer, demonstrated that rockfall events are primarily influenced by seasonal temperature fluctuations, particularly during warm springs and summers. The findings suggest that the degradation of permafrost contributes to slope instability, leading to heightened rockfall risks, which are expected to escalate with ongoing climate change. This comprehensive dataset positions Täschgufer as a benchmark for future studies on rockfall dynamics in similar high-mountain environments, emphasizing the need for monitoring and adaptation strategies in response to these changes.