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Mermelada de hielo

Atasco de hielo en el río Danubio en un puente de Viena , Austria

Los atascos de hielo se producen cuando una característica topográfica del río hace que el hielo flotante se acumule e impida un mayor avance río abajo con la corriente del río. [1] Los atascos de hielo pueden reducir significativamente el caudal de un río y provocar inundaciones río arriba, a veces llamadas presas de hielo . Las inundaciones por atascos de hielo también pueden ocurrir río abajo cuando el atasco se libera en una inundación repentina . En cualquier caso, las inundaciones pueden causar daños a las estructuras en la orilla.

Descripción general

Águila, Alaska , inundada por aguas de inundación y témpanos de hielo después de que se formara un atasco de hielo río abajo en el río Yukón .

Un bloqueo de hielo en un río se suele llamar atasco de hielo, pero a veces también presa de hielo . [2] Un atasco de hielo es una obstrucción en un río formada por bloques de hielo. Según la definición del Grupo de Trabajo sobre Hidráulica de Hielo de Ríos de la Asociación Internacional de Investigación Hidráulica (IAHR), un atasco de hielo es una "acumulación estacionaria de hielo fragmentado o frazil que restringe el flujo" en un río o arroyo. El atasco puede crear efectivamente una presa con una acumulación de hielo de anclaje en el fondo del río. [3] En los ríos, la obstrucción puede ser un cambio de ancho, estructura, curva o disminución de la pendiente. [4]

Las inundaciones por atascos de hielo son menos predecibles y potencialmente más destructivas que las inundaciones en aguas abiertas y pueden producir inundaciones mucho más profundas y rápidas. Las inundaciones por atascos de hielo también pueden ocurrir durante el tiempo helado y pueden dejar grandes trozos de hielo a su paso, pero son mucho más localizadas que las inundaciones en aguas abiertas. Los atascos de hielo también dañan una economía al hacer que las instalaciones industriales a orillas de los ríos, como las centrales hidroeléctricas, cierren e interfieran con el transporte marítimo . En los Estados Unidos, las pérdidas por atascos de hielo ascienden en promedio a 125 millones de dólares por año. [5] [6]

Mecanismos

Témpanos o tortas de hielo que quedan en la orilla de un río después de un atasco de hielo

Los atascos de hielo en los ríos suelen producirse en primavera, cuando el hielo del río empieza a romperse , pero también pueden producirse a principios del invierno durante la congelación . El proceso de ruptura se describe en tres fases: pre-ruptura, ruptura y conducción final. [7] La ​​pre-ruptura suele comenzar con el aumento del caudal del río, el nivel del agua y las temperaturas en primavera, que fracturan el hielo del río y lo separan de la orilla. Los cambios en la altura del río debido a la liberación de presas también pueden afectar a la pre-ruptura. Durante la ruptura , el hielo en zonas de rápidos es arrastrado río abajo como un témpano de hielo y puede atascarse en secciones de hielo todavía congeladas en aguas tranquilas o contra estructuras en el río, como el Puente Honeymoon , destruido en 1938 por un atasco de hielo. Los atascos más pequeños pueden desprenderse, fluir río abajo y formar un atasco más grande. Durante la conducción final , un atasco grande se desprenderá y sacará los atascos restantes, limpiando el río de hielo en cuestión de horas. Los atascos de hielo suelen producirse en primavera, pero pueden producirse a medida que se acerca el invierno, cuando la parte de aguas abajo se congela primero. Los atascos por congelamiento pueden ser más grandes porque el hielo es más fuerte y las temperaturas continúan bajando, a diferencia de una ruptura primaveral cuando el ambiente se está calentando, pero es menos probable que liberen agua repentinamente. [8]

Pueden producirse tres tipos de atascos de hielo naturales: [3]

  1. un atasco de superficie , una sola capa de hielo en un témpano sobre aguas tranquilas;
  2. un atasco en un canal estrecho o en un canal ancho ; y
  3. un atasco colgante , la acumulación de hielo del río en áreas de corriente lenta que solo ocurre durante el congelamiento.

También se producen atascos de hielo en curvas cerradas del río, en objetos construidos por el hombre, como pilares de puentes, y en confluencias . [8]

Javes

Una jave es una ola generada en un río cuando un atasco de hielo se rompe y libera el agua acumulada detrás de él. [9] [10] [11] Esto sucede cuando las fuerzas hidrodinámicas aguas arriba del atasco son suficientes para superar la resistencia interna del atasco y las fuerzas que lo mantienen en su lugar, o ambas. Estos eventos pueden inducir un aumento en el nivel del agua en el rango de decímetros por minuto, con celeridades de 2 a 10 metros por segundo y un aumento en el caudal por un factor de 2,75. [11] [12] La liberación de atascos más grandes conduce a una carrera de hielo , es decir, el flujo aguas abajo de una mezcla de placas de hielo y escombros a una velocidad superior a la del flujo normal del río. [9] [12] A medida que viaja río abajo, la jave disminuye en altura y se ralentiza debido a los efectos de fricción (contra el lecho del río y las costas), así como a los relacionados con la pendiente del lecho del río. El frente de ola, o borde de ataque, también conocido como "precursor dinámico", se aplana y pueden pasar minutos o semanas antes de que se rompa. Los mecanismos de liberación incluyen la movilización de la capa de hielo aguas abajo que mantenía el atasco en su lugar, la formación de un canal abierto inmediatamente aguas abajo y el aumento del caudal . [9] Varios umbrales conocidos (niveles de agua, caudal, tasa de caudal, resistencia lateral, restricciones de límites y criterio de flexión) pueden proporcionar una indicación de cuándo puede ocurrir tal ruptura. [13]

Incidencias y consecuencias

Niños de pie sobre una capa de hielo en el río Maumee, Toledo, Ohio

En el hemisferio norte , los ríos que fluyen hacia el norte tienden a tener más atascos de hielo porque las partes superiores, más al sur, se descongelan primero y el hielo es arrastrado río abajo hacia la parte norte aún congelada. Hay tres peligros físicos de los atascos de hielo. El témpano de hielo puede formar una presa que inunde las áreas aguas arriba del atasco. Esto ocurrió durante la inundación del río Rojo de 2009 y las inundaciones de Alaska de 2009. El segundo tipo de peligro ocurre cuando el atasco de hielo se rompe y una repentina oleada de agua atraviesa las áreas inundadas aguas abajo del atasco. Tal oleada ocurrió en el río San Lorenzo en 1848. [14] El tercer peligro es que la acumulación de hielo y la transmisión final pueden dañar las estructuras en o cerca del río [15] y los barcos en el río.

Los atascos de hielo pueden erosionar el lecho del río, causando daños o perjuicios a los hábitats de la vida silvestre y posiblemente daños a las estructuras del río. [5]

Riesgo de inundación por atascos de hielo

Para determinar el riesgo de inundación por atascos de hielo se deben seguir los siguientes pasos:

Descripción de la formación de un bloque de hielo

Comprender la formación de atascos de hielo en los ríos es crucial. [16] Los datos históricos sobre la ubicación conjunta de las formaciones de atascos de hielo también son útiles.

Mapeo de riesgo de inundaciones

Esto implica crear perfiles del área, incluidos los perfiles de los agentes y los niveles de agua a lo largo del río. El objetivo es producir un mapa de riesgos para el área de estudio.

Mapa de riesgo de inundaciones por atascos de hielo en Badger a lo largo del río Exploits en Terranova

Cálculo de riesgo

El riesgo se calcula combinando el peligro y la vulnerabilidad. El peligro suele estar asociado con la intensidad, la extensión, la profundidad y la probabilidad de las inundaciones. La vulnerabilidad implica la exposición y la susceptibilidad de los distintos tipos de edificios residenciales y comerciales dentro de la zona de la llanura aluvial o entre períodos específicos de inundaciones.

Evaluación de daños

Los daños se evalúan en términos de daños estructurales y daños al contenido a diferentes profundidades de inundación. A cierta profundidad pueden generarse determinados daños debido a la exposición.

Herramientas de software

El proceso implica el uso de herramientas de software (posiblemente SIG) para agregar capas de datos, calcular las profundidades de las inundaciones y extrapolar los niveles de agua de los transectos al área del centro de la ciudad. Los niveles de agua se obtienen a partir de un marco de modelado estocástico para el canal de agua.

Predicción y mitigación

Modelo de una estructura construida para retener el hielo del río aguas arriba de un sitio en el arroyo Cazenovia que fue la causa de los atascos de hielo durante los deshielos del río. [17]

Las advertencias tempranas de un atasco de hielo incluyen el uso de observadores capacitados para monitorear las condiciones de ruptura y detectores de movimiento del hielo. [8]

La prevención de atascos de hielo se puede lograr mediante:

  1. debilitar el hielo antes de romperlo cortando o perforando agujeros en el hielo;
  2. debilitando el hielo espolvoreándolo con arena de color oscuro; o
  3. controlar el momento de la ruptura mediante rompehielos , remolcadores, aerodeslizadores o excavadoras anfibias. Sin embargo, se sabe que el movimiento de los peces migratorios está relacionado con la congelación y la ruptura, por lo que afectar la ruptura del hielo puede afectar la migración de los peces.

Cuando las inundaciones amenazan la habitación humana, el bloqueo puede ser despejado artificialmente. Se puede utilizar la limpieza con dinamita , excepto en áreas urbanas, así como otros medios mecánicos [18] como equipos de excavación, o medidas permanentes como estructuras de control de hielo [17] [6] y control de inundaciones . Ocasionalmente, se han utilizado aviones militares para bombardear los atascos de hielo con un éxito limitado como parte de un esfuerzo por despejarlos. [19] [20] [21]

Véase también

Referencias

  1. ^ Chave, RAJ y Lemon, David y Fissel, DB y Dupuis, L. y Dumont, S. (diciembre de 2004). "Medidas en tiempo real del calado y la velocidad del hielo en el río San Lorenzo". Oceans '04 MTS/IEEE Techno-Ocean '04 (IEEE Cat. No.04CH37600) . Vol. 3. págs. 1629–1633. doi :10.1109/OCEANS.2004.1406366. ISBN 0-7803-8669-8.S2CID21814956  .​{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  2. ^ "Presa de hielo". definición 1. Monkhouse, Francis J.. Diccionario de geografía : 2.ª ed.. Leeds: EJ Arnold, 1970. 182.
  3. ^ ab Beltaos, S. (1995). Atascos de hielo en los ríos. Highlands Ranch, Colorado: Water Resources Publication. ISBN 978-0-918334-87-9.
  4. ^ Editor. "Atascos de hielo e inundaciones" (PDF) . Servicio Meteorológico Nacional . {{cite web}}: |last=tiene nombre genérico ( ayuda )
  5. ^ ab "Ice Jams" (Atascos de hielo). Nws.noaa.gov. 13 de marzo de 2013. Consultado el 11 de enero de 2014 .
  6. ^ Redactor (7 de febrero de 2006). «Represas de hielo: cómo domar un río helado». Popular Mechanics . Consultado el 27 de marzo de 2018 .
  7. ^ Dingman, S. Lawrence (2009). Hidráulica fluvial. Oxford University Press. pág. 104. ISBN 978-0-19-803856-6.
  8. ^ abc White, Kathleen D.; Kay, Roger L.; (EE. UU.), Laboratorio de investigación e ingeniería de regiones frías (1996). Inundaciones por bloqueos de hielo y mitigación: cuenca baja del río Platte, Nebraska. DIANE Publishing. ISBN 978-1-4289-1388-2.
  9. ^ abc Jasek, M. y Beltaos, S. 2008. Liberación de bloques de hielo: jabalíes, deslizamientos de hielo y frentes de ruptura. En Ruptura de hielo fluvial. Editado por S. Beltaos. Water Resources Publications, Highland Ranch, CO
  10. ^ Beltaos, Spyros (1 de enero de 2013). "Características hidrodinámicas y efectos de las olas de los ríos causadas por la liberación de bloques de hielo". Cold Regions Science and Technology . 85 : 42–55. Bibcode :2013CRST...85...42B. doi :10.1016/j.coldregions.2012.08.003. ISSN  0165-232X.
  11. ^ ab Beltaos, Spyros (1 de julio de 2017). "Hidrodinámica de la liberación de depósitos durante la ruptura del hielo fluvial". Cold Regions Science and Technology . 139 : 36–50. Bibcode :2017CRST..139...36B. doi :10.1016/j.coldregions.2017.04.009. ISSN  0165-232X.
  12. ^ ab Nafziger, Jennifer; She, Yuntong; Hicks, Faye (1 de marzo de 2016). "Celeridades de las olas y de las carreras de hielo a partir de la liberación de los atascos de hielo". Ciencia y tecnología de regiones frías . 123 : 71–80. Código Bibliográfico :2016CRST..123...71N. doi :10.1016/j.coldregions.2015.11.014. ISSN  0165-232X.
  13. ^ Ye, Yanqi; She, Yuntong (1 de septiembre de 2021). "Una evaluación sistemática de los criterios para el inicio de la ruptura del hielo en los ríos utilizando el modelo River1D y datos de campo". Ciencia y tecnología de regiones frías . 189 : 103316. Bibcode :2021CRST..18903316Y. doi :10.1016/j.coldregions.2021.103316. ISSN  0165-232X.
  14. ^ Alfred, Randy (30 de marzo de 2010). «30 de marzo de 1848: las cataratas del Niágara se secan». Wired . ISSN  1059-1028 . Consultado el 25 de noviembre de 2019 .
  15. ^ Mermelada de hielo en la Enciclopedia Británica
  16. ^ Lindenschmidt, Karl-Erich (2024). Procesos de hielo fluvial y predicción de inundaciones por hielo. doi :10.1007/978-3-031-49088-0. ISBN 978-3-031-49087-3.
  17. ^ ab Lever, James H.; Gooch, Gordon; Daly, Steven (agosto de 2000), "Estructura de control de hielo del arroyo Cazenovia", Informe técnico TR (14) del CRREL/ERDC, Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU.
  18. ^ Donnelly, John (12 de marzo de 2007), La capital de Vermont se prepara para una posible inundación del río, Boston Globe
  19. ^ Smith, Stephen H. (19 de enero de 2018). "El pasado de York: los bombardeos aéreos rompen los atascos de hielo del río Susquehanna". The York Daily Record . Consultado el 19 de julio de 2018 .
  20. ^ Daniszewski, John (18 de mayo de 2001). "Aviones rusos bombardean atasco de hielo". Los Angeles Times . ISSN  0458-3035 . Consultado el 19 de julio de 2018 .
  21. ^ Sridharan, Vasudevan (19 de abril de 2016). "Aviones de combate rusos bombardean un atasco de hielo de 40 km para evitar inundaciones en Vologda". International Business Times UK . Consultado el 19 de julio de 2018 .

Enlaces externos

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