遏制密西西比河洪水的努力可能使它们变得更糟

世界上最长的堤坝和洪水系统，旨在遏制强大的密西西比河，实际上可能使洪水变得更糟。

利用树木年轮和湖泊沉积物，研究人员重新创造了沿着密西西比河下游延伸至16世纪的洪水历史。这项古洪水记录表明，过去一个世纪的河流工程 - 旨在最大限度地减少洪水对河岸居民的破坏 - 相反，最大洪水的数量增加了20%，研究人员在4月5日的“ 自然”杂志上报告说。

该团队发现，为该地区带来额外降雨的气候模式并不能解释洪水规模的急剧增加。“显而易见的罪魁祸首是我们真正修改了河流本身，”波士顿东北大学地球科学家Samuel Munoz说。

定居者在19世纪早期在密西西比河建造了第一个堤坝。在1927年大规模洪水使数十万人流离失所后，美国政府建立了现有的溢洪道和堤坝系统。工程项目深刻改变了河流的形状和沉积物含量。但是，这些变化如何影响河流最大洪水的大小尚不清楚，部分原因是水位计仅跟踪河流的流量仅150年。

明尼阿波利斯明尼苏达大学的古水文学家斯科特·乔治(Scott St. George)在“ 自然”杂志上撰写了一篇附带的评论说：“研究极端洪水的难点之一就是你得不到很多。” “像1927年那样的洪水并不经常出现。”

穆诺兹和他的同事研究了牛轭湖的树木年轮和沉积物，创造了他们500年密西西比河洪水的记录。Oxbow湖形成一条河流，在其泛滥平原上蜿蜒曲折; 有时，一个大环从主通道切断，形成一个孤立的湖泊。当一条河流的水涨得足够高时，它们会溢出到湖中，落下大量的沙子和淤泥。

穆诺兹说：“你会得到河流材料的沉积物，其中粗糙的东西最快地沉淀出来，而更精细的东西是最重要的。” 作为过去洪水的证据，该团队在三个牛轭湖的岩心中寻找这种沉积物模式。将最近的洪水沉积序列与洪水的实际大小进行比较，研究人员创建了一个模板，用于评估老洪水的大小。

从下游河漫滩沿着35棵橡树的树木样本中识别出“洪水圈”，帮助研究人员确定了洪水的时间。当一棵树被淹没时，与不受洪水影响的环相比，树环容器 - 运输水和养分的细胞 - 可能在该环内收缩或分布不同。

研究人员接下来考虑了两种大型天气模式对美国中部带来更潮湿条件的影响 - 厄尔尼诺 - 南方涛动和大西洋多年代际振荡。该团队分析了这些模式的历史数据，直到19世纪后期，并将模式重建为1500年。这些天气模式分别与太平洋和大西洋的温暖地表温度有关，并与观测到的洪水时间相关联。密西西比河下游。但他们不是整个故事。

穆尼奥斯说：“20世纪初发生了大量的洪水，但过去一个世纪洪水量增加的25%可以用这些气候模式来解释。” 研究人员发现，另外75%可能是由于河流改造造成的。

圣乔治说，河流改造是密西西比河洪水极端增加的合理解释。但他指出，还有其他可能的气候影响，例如该地区现在比150年前更温暖。这些也可能影响密西西比河流域的降雨和河流流量。

不过，他说，500年的洪水记录是解决这个难题的重要部分。“它提供了对密西西比河的长期观点，你真的需要了解它的大小和雄伟的河流。”

穆诺兹说，这种建立洪水记录的方法可以应用于其他河流，无论是否管理严重。它还可以帮助科学家了解洪水风险如何随着大气中温室气体的增加而变化。“这种方法有助于捕捉河流的脉搏，并确定这种变化可能带来前所未有的变化。”