1941年12月13日、ペルー・ワラスで、パルカコチャ湖を堰き止めていた天然のダムが決壊し、2,000人が死亡した。
このような壊滅的な事象は「氷河湖決壊洪水」として知られている。
豪雨や岩、雪または氷の雪崩により、モレーンで堰き止められた氷河湖の水位が上昇し、崩壊または越流を引き起こすことがある。
気候温暖化により氷河が融解するにつれ、こうした自然災害は世界各地でより一般的になる可能性がある。
マクマスター大学のロドリゴ・ナロ・ペレス氏が、この問題にどう対処できるかを説明する。
1941年12月13日の早朝、ペルーのワラスの住民は、谷間に響き渡る恐ろしい轟音を耳にした。数分のうちに、水、氷、岩の激流が街に押し寄せ、街の3分の1を破壊し、少なくとも2,000人が死亡した。
岩と緩んだ堆積物からなる天然のダムは、パルカコチャ湖を堰き止めていたが、決壊した。80年後、その崩壊はペルーで最も悲惨な自然災害の一つとして記憶されている。
このような壊滅的な事象は「氷河湖決壊洪水」として知られている。コルディジェラ・ブランカ（アンデス山脈）全域に見られるような氷河湖は、多くの場合、高さ100メートルを超えることもある氷河モレーンによって堰き止められている。それらは印象的であるが、多くの場合不安定である。
豪雨や岩、雪または氷の雪崩により、モレーンで堰き止められた氷河湖の水位が上昇し、波が生じてモレーンダムを越流させたり崩壊させたりし、大量の水が放出されることがある。これらの自然災害は、ペルーをはじめ、気候温暖化により氷河が歴史的に前例のない速度で融解するにつれ、世界中でより一般的になると予想されている。
「氷河湖決壊洪水」の予測は氷河湖決壊洪水
この暗い歴史が、ペルーの氷河湖を堰き止めるモレーンの安定性に関する国際的な研究を促してきた。ペルー北部のコルディジェラ・ブランカには、世界で最も高密度に熱帯氷河が分布しており。これらの決壊洪水がいつ発生し、どれほど破壊的になるかを予測することは、下流に暮らす32万人以上の人々にとって極めて重要な課題である。
地質工学モデルは、湖の大きさや容積、モレーンダムの高さ、幅、勾配、水路や谷の寸法などの変数を用いて、モレーンダムの安定性と洪水のリスクを推定する。残念ながら、これらのモデルはモレーンダムの組成に関する情報をほとんど含んでおらず、その組成は立地や形成過程によって大きく異なる可能性がある。
私の研究は、マクマスター大学とペルー国立氷河・山岳生態系研究所（INAIGEM）との共同研究の一環として、これらのモレーンダムの成因と、ダムおよびそれが堰き止める湖の物理的特徴の解明に焦点を当てている。これらの特徴は、ダムの安定性と決壊の可能性に大きな影響を及ぼしうる。
UAVを用いたモレーンダムの構造の把握
氷河は、谷底や隣接する谷壁に沿って巨礫、砂、細粒のシルトや粘土を運搬、堆積、押し出すことでモレーンを形成し、しばしば障壁となる。しかし、含まれる物質や形成過程によって、あるモレーンは別のモレーンよりもはるかに安定していることがある。
水はモレーンの積層構造の弱点を通って漏れ出し、土砂を運び去ることがある。また、地震などの撹乱の後に、緩んだ岩が落下することもある。こうした弱点は、モレーンダムの完全な崩壊の可能性を高める。これらの弱点を特定することは、湖のダムの安定性を予測する上で重要な段階であり、地球科学者や技術者が、起こりうる氷河湖決壊洪水に対して、より効果的な是正戦略を設計することを可能にする。
私の同僚と私は、アイスランド南部において、氷河の側方に沿って形成される大規模な側方モレーンの構造を、無人航空機（UAVまたはドローン）を用いて高解像度画像を収集しながら分析している。私たちはこれらの画像を利用して、粗粒および細粒の堆積物の分布域を特定し分類することで、ダムの決壊を引き起こし、水の漏出や土砂の除去が生じる可能性のある区域を明らかにしようとしている。コルディジェラ・ブランカのモレーンダムについても、2022年初頭に同様の高解像度UAV調査を計画している。
この研究は、潜在的な氷河湖洪水の危険性を特定するための予測モデルの信頼性を高めるものである。また、モレーンを強化するために最も必要とされる区域も特定する。たとえば、追加の排水路の建設や装甲された障壁の設置などの是正作業が必要な箇所である。
これは、氷河がより速く融解し、これらの自然のモレーンダムが保持する水の量が増加し、洪水の破壊力も増し続けるにつれて、特に重要になるだろう。カルガリー大学の研究者による最近の研究では、氷河湖の水量は1990年以降、世界全体で50パーセント増加したことが示された。
19世紀初頭以降、推定165件のモレーンで堰き止められた氷河湖決壊洪水が発生している。加えて、約世界で12,000人の死亡が氷河による洪水に直接起因すると考えられる。
ペルーでの私たちの研究は、モレーンダムの安定性に関する新たな知見をもたらし、他の地域にも応用できるだろう。たとえばボリビア、ヒマラヤ山脈およびカナディアン・ロッキー山脈などであり、これらの地域でも気候温暖化により氷河が融解し続けるにつれ、氷河湖決壊洪水のリスクが高まっている。
