چگونه کشاورزی به ایجاد دو سونامی قرون وسطایی در یک دریاچه ایتالیا کمک کرد - و چرا خطر بازگشت

ویرایش شده توسط لیزا لاک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

در 3 ژانویه 1117 زمین لرزه ای شدید شمال ایتالیا را لرزاند. نسخه خطی قرن دوازدهم، که امروزه در کتابخانه واتیکان نگهداری می‌شود، آنچه را که بعدا مشاهده می‌شود، ثبت می‌کند: «دریاچه‌ها نیز چنان بالا آمدند که تعداد بسیار کمی از کسانی که در روستاهای نزدیک زندگی می‌کردند از این خطر در امان ماندند».

دریاچه ها به ندرت به عنوان مکان هایی برای سونامی در نظر گرفته می شوند. با این حال دلتای رودخانه ای که در یک دریاچه می سازد می تواند فرو بریزد و رسوبی که به عمق آب می لغزد، آب بالای آن را به امواج می راند. در مقاله‌ای که در Nature Communications منتشر شد، نشان می‌دهیم که در دریاچه Iseo، مردم برای قرن‌ها بدون اینکه بدانند خطر چنین فروپاشی‌هایی را افزایش داده‌اند و خطر بازگشته است.

این مطالعه توسط محمد نوید ظفر رهبری شد، که پایان نامه دکترای او در مورد سونامی دریاچه من با همکاری زمین شناس پیر ساباتیه در دانشگاه ساووی مونت بلان، در فرانسه، انجام شد. با ویلیام راپوک، رافائل پاریس، آندریا پیسین، پاسکال وولمین و فلاویو آنسلمتی، زمین‌شناسی، تاریخ و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری را با هم ترکیب کردیم. قسمت خودم ریاضیات امواج بود.

دریاچه Iseo در پای Val Camonica، یکی از بزرگترین دره های آلپ جنوبی قرار دارد. رودخانه آن، Oglio، یک دلتای بزرگ در انتهای شمالی دریاچه ساخته است. از زمان رومیان، پاکسازی جنگل، کشاورزی و چرا، دامنه های دره را در معرض فرسایش قرار داده است و رسوباتی را که به دریاچه می رسد سه برابر کرده است. دلتا به سرعت رشد کرد و جبهه زیر آب آن شیب دار و بیش از حد بار شد. قبلا یک بار در قرن ششم فرو ریخته بود و شش قرن پس از این فرسایش دوباره آن را بار کرد.

دو زمین لرزه، یکی در سال 1117 و دیگری در روز کریسمس در سال 1222، جبهه پر بار را تکان داد. هسته‌های رسوبی و پروفیل‌های لرزه‌ای که لایه‌های زیر کف دریاچه را با صدا تصویر می‌کنند، هر دو فروپاشی را به عنوان ضخیم‌ترین لایه‌ها در حوضه عمیق نشان می‌دهند. اولین مورد حدود 62 میلیون متر مکعب (81 میلیون یارد مکعب) رسوب را جابجا کرد، که برای پر کردن مکعبی به طول تقریبا 400 متر (1310 فوت) در هر طرف کافی بود. دومی، یک قرن بعد، حدود 10 میلیون متر مکعب (13 میلیون یارد مکعب) جابجا شد: رودخانه، که هنوز از فرسایش تغذیه می‌کرد، جبهه را در میان آن بازسازی کرده بود.

نوید برای تبدیل این لایه‌ها به امواج، دلتای امروزی را قبل از هر فروپاشی شکل گرفت و زخمی را در آن حک کرد که حجم موجود در حوض عمیق را نگه می‌دارد. سپس اسلایدها را به صورت گلی شبیه‌سازی کرد که تا زمانی که به اندازه کافی فشار داده شود، سفت می‌ماند و سپس جریان می‌یابد. در مدل، جرم در سال 1117 بیش از 10 کیلومتر (6.2 مایل) از دریاچه می گذرد و رسوبات آن با آنچه که هسته ها و پروفیل ها نشان می دهند مطابقت دارد.

گل متحرک کف دریاچه را ثانیه به ثانیه تغییر شکل می دهد و آب باید به دنبال آن باشد. قسمت من از اینجا شروع شد. امواج در 1117 حدود 5.5 کیلومتر (3.4 مایل) طول دارند که حدود 22 برابر عمق دریاچه، 250 متر (820 فوت) است. در چنین امواج طولانی، آب تقریبا به صورت یک صفحه از سطح به طبقه دیگر حرکت می کند، بنابراین معادلات آب کم عمق سونامی اقیانوس ها اعمال می شود.

یک مدل کامل‌تر، که اثرات مرتب‌سازی امواج را بر اساس طول نگه می‌دارد، تقریبا همان امواج را در زمان‌های مشابه ارائه می‌دهد. امواج بلند در جذر گرانش ضربدر عمق حرکت می کنند: در اینجا حدود 50 متر در ثانیه (164 فوت در ثانیه) یا 180 کیلومتر در ساعت (112 مایل در ساعت).

در شبیه سازی های ما، موج در 1117 در عرض یک دقیقه به سواحل کنار دلتا رسید، حدود 50 متر (164 فوت) به آنجا صعود کرد و دشت کم ارتفاع Oglio را تا 2.7 کیلومتر (1.7 مایل) در داخل آب گرفت. مونته ایزولا، جزیره ای در وسط دریاچه، آن را شکافت و تا حدودی سواحل جنوبی را پناه داد: در شهر ایزو، ۶ تا ۷ دقیقه پس از فروریختن، آب در حدود ۵.۵ متر (۱۸ فوت) افزایش یافت. فروریختن کوچکتر در سال 1222 امواجی به ارتفاع 13 متر (43 فوت) را برانگیخت.

این اعداد از مدل‌ها می‌آیند و به نحوه شکست دلتا بستگی دارند: وقتی اجازه دادیم لغزش ۱۱۱۷ عمیق‌تر شروع شود، ۴۵ یا ۷۵ متر (۱۴۸ یا ۲۴۶ فوت) زیر سطح، بالاترین موج به جای آن به حدود ۲۲ یا ۱۱ متر (۷۲ یا ۳۶ فوت) رسید.

تاریخ از این بازسازی حمایت می کند. علاوه بر وقایع نگاری، کلیسای محلی سنت آندریا در ایزیو به‌زودی پس از سال 1117 بازسازی شد. نمی‌توان مشخص کرد که آیا لرزش، آب یا هر دو آسیب دیده است، اما در شبیه‌سازی ما موج 1117 ساحل روبروی آن را سیل می‌کند. باستان شناسان همچنین پس از زلزله سال 1222 در اطراف دریاچه آسیب های زیادی یافته اند.

مدل ها نیز با غیبت موافق هستند. در پشت مونته ایزولا، در نوک جنوبی دریاچه، امواج زیر یک متر (3.3 فوت) ایجاد می‌کنند و هسته‌های باتلاق ذغال سنگ نارس ذخیره‌گاه طبیعی Torbiere del Sebino هیچ گونه رسوب سونامی نشان نمی‌دهند.

پس از سال 1222، فشار روی زمین برای مدتی کاهش یافت، به ویژه در زمان مرگ سیاه، سپس از سال 1661 به بعد به شدت افزایش یافت و در دوران صنعتی به اوج خود رسید. هشت قرن فرسایش دلتا را بازسازی کرده است. امروزه سواحل دریاچه Iseo از متراکم‌ترین بناها در آلپ ایتالیا هستند. یک فروپاشی جدید موجی را در کمتر از یک دقیقه به سواحل شمالی می‌فرستد که برای هیچ هشداری بسیار سریع است. دورتر، یک سیستم هشدار تنها یک پنجره کوتاه باقی می گذارد.

دریاچه Iseo تنها نیست. لایه‌های بسیار ضخیم در حوضه‌های عمیق دریاچه‌های گاردا و کومو نشان می‌دهد که دامنه‌های پربار آن‌ها نیز در جریان زمین‌لرزه‌های قرون وسطایی فرو ریخته است و سواحل این سه دریاچه خانه بیش از 370000 نفر است. در جاهای دیگر، از دریاچه ژنو گرفته تا آلاسکا و نیوزلند، فروریختن دلتا در دامنه‌هایی که در اثر فرسایش بیش از حد بار شده‌اند، سونامی دریاچه‌ها را نیز به‌وجود آورده‌اند.

تز دکترای من در مورد سونامی اقیانوس بود که بیشتر آنها در اثر زلزله هایی که کف دریا را حرکت می دهند، ایجاد می شوند. دریاچه ها درس دیگری به من آموختند: اینجا منبع موج به آرامی، دانه به دانه، توسط رودخانه و مردمی که دره آن را کشاورزی می کنند ساخته می شود، سپس در یک دقیقه آزاد می شود. برای قضاوت در مورد خطر یک دریاچه، باید تاریخچه و همچنین گسل های آن را بخوانیم: دلتای آن چقدر رسوب جمع کرده است و از چه زمانی.

این داستان بخشی از Science X Dialog است که در آن محققان می توانند یافته های مقالات تحقیقاتی منتشر شده خود را گزارش کنند. برای اطلاعات در مورد Science X Dialog و نحوه مشارکت از این صفحه دیدن کنید.

محمد نوید ظفر و همکاران، خطر سونامی افزایش یافته توسط انسان در دریاچه های بزرگ، ارتباطات طبیعت (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-78272-8

لیسانس تاریخ هنر، کارشناسی ارشد فرهنگ مادی. سردبیر سابق موزه، پیراپزشک و هماهنگ کننده پیوند. ویرایش برای Science X از سال 2021. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →

دنیس دوتیخ یک ریاضیدان کاربردی و دانشیار ریاضیات در دانشگاه علوم و فناوری خلیفه در ابوظبی، امارات متحده عربی است، جایی که او همچنین سرپرست معاونت تحصیلات تکمیلی دانشکده علوم محاسباتی و ریاضی است. سونامی جایی است که تحقیقات او آغاز شد: پایان نامه دکترای او که در سال 2007 در École Normale Supérieure de Cachan تحت نظر فردریک دیاس دفاع شد، به مدل سازی ریاضی امواج سونامی اختصاص داشت.

او سپس 14 سال را به عنوان محقق مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه (CNRS) در دانشگاه ساووی مون بلان گذراند، قبل از اینکه در سال 2022 به دانشگاه خلیفه ملحق شد. او با پیر ساباتیه، تز دکتری محمد نوید ظفر در مورد سونامی در دریاچه‌ها را سرپرستی کرد. نقش او در آن مدل سازی ریاضی امواج بود.