prediction लेबल असलेली पोस्ट दाखवित आहे. सर्व पोस्ट्‍स दर्शवा
prediction लेबल असलेली पोस्ट दाखवित आहे. सर्व पोस्ट्‍स दर्शवा

बुधवार, ६ जुलै, २०२२

होशियार! भूस्खलन होणार आहे / Landslide prediction system 'Satark'

रायगड जिल्ह्यातल्या तळई गावात गेल्या वर्षीच्या (२०२१) पावसाळ्यात ३८ जण भूस्खलनामुळे मृत्यू पावले अशी बातमी आहे. पूर आणि भूस्खलनाच्या बातम्या आजकाल वारंवार वाचायला मिळतात. डोंगर उतारावरून मोठ्या प्रमाणात लहान-मोठ्या आकाराचे दगड, गोटे, खडक, मातीचे ढिगारे मूळ जमिनीपासून सुटून गडगडत खाली कोसळण्याच्या क्रियेला 'भूस्खलन' म्हणतात. याची ढोबळ कारणे दोन. एक तर अचानक होणार्‍या प्राकृतिक घडामोडींमुळे जसे भूकंप, ढगफुटी वगैरे. दुसरे म्हणजे जमिनीचा वरचा थर सावकाश वेगळा होत गेल्यामुळे. तो प्राकृतिक कारणांनी होतो किंवा मानवी हस्तक्षेपामुळेही; जसे, बांधकामासाठी जमिनीचा वापर, जंगलतोड, शेतीसाठी टेकड्यांचे सपाटीकरण, डोंगराळ भागात रस्ते, रेल्वे मार्ग आणि धरणे बांधणे वगैरे. अस्थिर झालेला भूपृष्ठावरचा भाग शेवटी उतारावरुन खाली कोसळतो. पूर्वी स्थानिक पातळीवर प्राकृतिक कारणांनी होणाऱ्या भूस्खलनाच्या विरळ घटनांची देशपातळीवर विशेष नोंद ठेवली जात नसे. त्यामुळे त्याची कारणे शोधायला, जागरुकता वाढवायला आणि त्यासंबंधी संशोधन, नियोजन आणि नियंत्रण करायला वाव नव्हता. अर्थात फुटकळ संशोधन स्थानिक पातळीवर, विद्यापीठांतून वगैरे होते. देशपातळीवर अद्यापही याची नोंद ठेवणारी यंत्रणा नाहीये. ते पावसाळ्यात होते म्हणून हवामानशास्त्राशी संबंधीत आहे असे भूवैज्ञानिक म्हणतात तर त्याचा परिणाम भूपृष्ठावर होतो म्हणून ते भूविज्ञानाशी संबंधीत आहे असा हवामानशास्त्रज्ञांचा दावा! पण गेल्या काही वर्षांत विकासाच्या नावाखाली निसर्गात मानवी हस्तक्षेप खूप वाढला आहे त्यामुळे भूस्खलनाची वारंवारता आणि त्यामुळे जीवितहानी आणि साधनसंपत्तीचा र्‍हास मोठ्या प्रमाणावर होत असल्याने तिकडे लक्ष देणे गरजेचे झाले आहे. भूकंपासारख्या प्राकृतिक कारणांमुळे अचानक होणार्‍या भूस्खलनादरम्यान पूर्वतयारी, नियंत्रण अशक्यच. कारण भूकंपाचे अचूक भाकीत करायची अद्यापतरी सोय नाही. पण भूकंपापेक्षा पावसाळ्यात होणार्‍या भूस्खलनांची संख्या कितीतरी प्रमाणात अधिक असते. पुण्यात असलेल्या सेंटर फॉर सिटीझन सायन्स (सीसीएस) नावाच्या संस्थेने यात पुढाकार घेतला आणि भूस्खलनाबाबत पूर्वसूचना देता येईल असे एक 'सतर्क' नावाचे मॉडेल विकसित केले त्याचा हा वृत्तांत. 

आकृती १: महाराष्ट्र-गोव्याचे पर्जन्यमानानुसार केलेले भाग (अ) कोकण (ब) मध्य महाराष्ट्र
(क) मराठवाडा आणि (ड) विदर्भ. आभार : https://doi.org/10.3390/land11050689

मराठी मुलूख दगडधोंड्यांचा. सह्याद्री पर्वताच्या रांगा भारताच्या दक्षिण भागात पश्चिम किनार्‍यालगत दक्षिणोत्तर पसरलेल्या आहेत. त्या गुजरातेपासून सुरु होत केरळापर्यंत पोहोचतात. तामीळनाडूचा काही प्रदेशही यांनी व्यापला आहे. यांना 'पश्चिम घाट' म्हणूनही ओळखले जाते. समुद्रकिनार्‍यापासून सर्वसाधारणपणे ५० कि.मी. अंतरावर या सुरु होतात. महाराष्ट्-गोव्यातील समुद्र किनारा ते पर्वतीय प्रदेशाच्या भागाला 'कोकण' या नावाने ओळखले जाते (आकृती १). सह्याद्रीची समुद्रसपाटीपासून  सरासरी उंची ८०० ते १००० मीटर भरते. भारतीय हवामान विभाग पर्जन्यमानानुसार महाराष्ट्राचे चार भागात विभाजन करतो - कोकण, मध्य महाराष्ट्र, मराठवाडा आणि विदर्भ. कोकण समुद्रसपाटीवर तर इतर भाग समुद्रसपाटीपासून सरासरी ६०० मीटर उंचीवर आहेत, जे 'दक्षिणेचे पठार' म्हणून ओळखले जातात. मोसमी वारा अरबी समुद्राकडून ढग घेऊन येतो आणि हे ढग सह्याद्रीच्या रांगांवर अडतात आणि ते कोकणात आणि सह्याद्रीच्या वाताभिमुख बाजूवर पाऊस पाडतात. सुमारे ९०% पाऊस जून ते सप्टेंबर दरम्यान होतो. त्यातही जुलैमध्ये त्याचे प्रमाण अधिकतम असते. त्याची वार्षिक सरासरी २४०० मि.मी. आहे. पर्वतापलिकडचा पूर्वेकडचा भाग पर्जन्यछायेचा, वातविन्मुख प्रदेश. काही निसटलेले ढग पर्वतापलिकडे पोहोचतात आणि तेथे थोडा-फार पाऊस होतो. मध्य महाराष्ट्रात सरासरी ६०० मि.मी. तर मराठवाड्यात सरासरी ७०० मि.मी. प्रतिवर्ष पाऊस पडतो. 

कोकण आणि त्याच्या अगदी नजिकच्या वातविन्मुख प्रदेशात अनंतकाळापासून दरवर्षी होणार्‍या पावसामुळे खडक झिजून, चेचले जाऊन त्यांच्यावर जाड मातीचा थर निर्माण झाला आहे. पूर्वी मध्यम आणि उंच वृक्षांनी दाटीने आच्छादलेला हा भाग मानवी हस्तक्षेपाने आता विरळ झाल्यामुळे, कोसळणार्‍या पावसादरम्यान येथे सतत आणि प्रलयंकारी भूस्खलन होताना दिसून येते. खेडी त्याखाली गाडली जातात. मनुष्यहानी आणि वित्तहानी होते. २०१४ साली झालेले माळीण गावातील भूस्खलन हे याचे आत्यंतिक प्रलयाचे उदाहरण. कोकण रेल्वेमार्गाच्या बांधकामादरम्यान या भागात अनेक ठिकाणी सुरुंग लावून, मोठी यंत्रसामग्री वापरुन काम झाले असल्यानेही हा भाग ठिसूळ झालेला पाहायला मिळतो. दाट लोकवस्ती असलेली मुंबईही याचाच भाग. मुंबईतही अनेक डोंगराळ भाग आहेत. त्यावर, त्यांच्या उतारावरही लोकवस्ती झाली असल्याने अनेक प्रकारच्या बांधकामांचा भार हा भूभाग सहन करण्यापलिकडे गेला आहे. २००० साली झालेले घाटकोपरमधले भूस्खलन याठिकाणचे उदाहरण. त्यामानाने मध्य महाराष्ट्रात पर्जन्यमान आणि मातीच्या थराची उंची कमी, त्यामुळे बराचसा भाग हिरवळ, झुडूपांनी व्यापलेला. काही ठिकाणचे खडक सौर विकिरण आणि घर्षणामुळे सैल होऊन सतत पाऊस झाला की शिळा आणि दगड-गोट्यांच्या रुपात घसरुन खाली येण्याच्या घटना घडतात.

आकृती २: पर्जन्याचा आणि पर्जन्यछायेच्या प्रदेशाची रेखाकृती

संशोधकांनी यावर काम करायचे ठरवले पण त्यासाठी लागणारी पूर्व भूस्खलनाची माहिती कुठे उपलब्ध होती? मग 'तहान लागल्यावर विहीर खणण्यापासून सुरुवात' झाली. सन २००० ते २०१६ या दरम्यान महाराष्ट्र-गोव्यात झालेल्या भूस्खलनाची माहिती वेगवेगळ्या संसाधनांमधून - वृत्तपत्रे आणि इतर माध्यमातल्या बातम्यांमधून, स्थानिक संपर्क, सरकार दरबारी असलेली माहिती वगैरे - गोळा करायला सुरुवात केली. अर्थात अशा माहितीच्या परिपूर्णतेला मर्यादा होत्याच. पण अशी स्थानिक स्तरावरची माहिती आवश्यक होती कारण ती त्या ठिकाणी झालेल्या भूस्खलनाची कारणे शोधून काढायला उपयोगी पडते. त्यांना या दरम्यान झालेल्या ११५ भूस्खलनाच्या घटनांची माहिती (तारीख, ठिकाण, तेव्हाचे पर्जन्यमान आणि हानी) गोळा करण्यात यश आले. मग ती त्यांनी ३ भागात (आकृती २) विभागली (१) सह्याद्रीच्या वाताभिमुख बाजूकडील भाग (समुद्रकिनारा ते सह्याद्री - सुमारे ९० कि.मी. रुंदीचा), (२) याच्या लगतचा पर्वतापलिकडचा पूर्वेकडचा भाग पर्जन्यछायेचा, वातविन्मुख प्रदेश (सुमारे ८० कि.मी. रुंदीचा), आणि (३) या प्रदेशाच्या पूर्वेला असलेला दूरस्थ पर्जन्यछायेचा, वातविन्मुख प्रदेश (सुमारे २८० कि.मी. रुंदीचा). गोळा केलेल्या ११५ घटनांची विभागणी अशी झाली: २८ वाताभिमुख बाजूवरील घटना,  ८१ लगतच्या पर्जन्यछायेच्या प्रदेशातील आणि ६ दूरस्थ पर्जन्यछायेच्या प्रदेशातील घटना. गोळा केलेल्या माहितीच्या पूर्णतेला मर्यादा असल्या तरी यातून असे अनुमान काढता आले की सर्वाधिक भूस्खलन वाताभिमुख बाजूच्या लगतच्या पर्जन्यछायेच्या प्रदेशात घडतात. या माहितीला जोड म्हणून त्यांनी भारतीय हवामान विभागात उपलब्ध माहितीचाही वापर केला. या घटनांमधील ५४ भूस्खलनांची माहिती त्यांनी मॉडेल विकसित करायला वापरली. सुमारे ७४% घटना या जुलै-ऑगस्ट महिन्यात घडल्याचे त्यांना आढळले. जेथे भूस्खलन होते तेथे साधारणपणे सतत किमान ८ दिवस पाऊस पडत असतो जो शेवटच्या २-३ दिवसात वाढतो. गोळा केलेल्या माहितीवरुन त्यांनी भूस्खलनाच्या अंदाजांचे तीन ठोकताळे बांधले जे डोंगराळ भागांसाठी लागू होतात.

१) जर वातावरणात कमी-जास्त दाबाच्या पट्ट्यांची (सिनॉप्टिक सिस्टीमची) उपस्थिती असेल, आर्द्र आणि कोरड्या हवेचे पश्चिम किनार्‍यावर पट्टे (वेस्ट कोस्ट ट्रफ -WCT) निर्माण झाले असतील, चक्रवात (अप्पर एअर सायक्लोनिक सर्क्युलेशन - cycir) असेल, नजिकच्या वातविन्मुख प्रदेशात जलोच्छलनाची स्थिती (हायड्रॉलिक जंप -HJ), मोसमी हवेदरम्यान कमी दाबाच्या पट्ट्याची स्थिती (मॉन्सून ट्रफ - MT) निर्माण झाली असेल आणि भारतीय हवामान विभागाचे मध्यम-श्रेणीचे, अल्प-श्रेणीचे पावसाचे अंदाज अनुकूल असतील तर पहिली "लक्ष ठेवण्याची (वॉच)" स्थिती निर्माण झाली असे समजावे.

२) एखाद्या ठिकाणी सतत पाऊस पडतोय आणि पाचव्या दिवशी त्यात अचानक वाढ दिसून येत असेल तर ती दुसरी म्हणजे भूस्खलनापासून "सजग राहण्याची (अलर्ट)" स्थिती निर्माण निर्माण झाली असे समजावे. संभाव्य भूस्खलन परिसरातील लोकांना त्यांच्या घरातून बाहेर पडण्यासाठी तयार राहण्याची सूचना देण्यात यावी.

३) सह्याद्रीच्या वाताभिमुख बाजूकडील भागात किंवा याच्या लगत पूर्वेकडे पर्वतापलिकडच्या पर्जन्यछायेच्या, वातविन्मुख प्रदेशात सतत आठ दिवस पाऊस पडत असेल आणि दरम्यान एकूण ५० ते किमान ३०० मि.मी. पाऊस झाला असेल तर ती स्थिती भूस्खलनासाठी "धोक्याची सूचना (वॉर्निंग)" आहे असे समजावे आणि तेथील नागरिकांचे काही दिवस सुरक्षित निवार्‍यात राहण्यासाठी अत्यावश्यक सामग्रीसह स्थलांतर करावे.

या ठोकताळ्यांचा आधार घेऊन २०१७-२०२१ दरम्यान त्याची उपयोगिता तपासण्यासाठी प्रचिती घेतली गेली. या दरम्यान एकूण १७० ठिकाणी भूस्खलन झाले. पैकी १३० ठिकाणी नोंदवलेले ठोकताळे खरे ठरले. १७ ठिकाणी ते चुकले. यावरुन असे दिसून येते की हे मॉडेल शासनाने भूस्खलनाच्या अंदाजासाठी वापरुन शक्य तितकी जीवित आणि वित्तहानी टाळावी. इतर ठिकाणी या दरम्यान भूस्खलन झाले तेथे अंदाज करणे, सूचना देणे अशक्य होते कारण या घटना एकाच दिवसात अत्यंत मुसळधार पाऊस (३००-४०० मि.मी.) पडल्याच्या होत्या आणि त्यामुळे तेथे सूचना देण्यासाठी पुरेसा वेळच नव्हता. अशा आपत्कालीन स्थितीप्रसंगी जगभर कुठेही आगाऊ सूचना देण्याची सोय नाही. 

सर्व भूस्खलन-प्रवण भागात स्वयंचलित पर्जन्यमापक ठेवावेत असे संशोधक सुचवतात. यामुळे काही तास अगोदर भूस्खलनाच्या सूचना देण्यासाठी तातडीच्या क्षणी पावसाच्या तीव्रतेचे मापन करणे सोयीचे होऊन अंदाज कौशल्य वाढवण्यास मदत होईल.

संदर्भः Kulkarni, J.R. et al. “Satark”: Landslide prediction system over Western Ghats of India. Land. 11; 2022; Article ID 689. https://doi.org/10.3390/land11050689









रविवार, १८ एप्रिल, २०२१

ब्रह्मपुत्रेतून भावी काळातल्या विसर्गाचा अंदाज बांधण्यासाठी वृक्षांच्या खोडातील कड्यांचा उपयोग / Tree rings as proxy for the past climate for predicting discharge from Brahmaputra

भारतातील नद्यांच्या विसर्गाचा विचार केला तर सुमारे अर्धा (~४०००० घन मीटर) विसर्ग हा एकट्या ब्रह्मपुत्रा या नदीतून होतो. मुख्यत्वेकरुन पाऊस आणि काही प्रमाणात हिमालयातील बर्फाच्या वितळण्यामुळे या नदीला एवढे पाणी असते. ब्रह्मपुत्रेच्या खोर्‍याचा विस्तार एवढा प्रचंड आहे की तिचा क्रमांक जगातल्या सर्वात मोठ्या नद्यांमध्ये तिसरा लागतो. तिचा विसर्ग, पात्र, ती करत असलेला प्रवास या सगळ्यातल्या विशालतेमुळे पूर्वोत्तर भारतातले नागरिक तर तिचा  नदीऐवजी 'नद' आणि 'ब्रह्मपुत्र' असा पुल्लिंगी उच्चार करतात. बाकीच्या त्या नद्या पण हा मात्र नद! ब्रह्मपुत्रा आणि तिच्या उपनद्या बांगलादेश, ईशान्य भारत, भूतान, तिबेट आणि चीन या देशांमधील एकूण सहा कोटींहून अधिक लोकसंख्येचा आधार आहे. तेथील सामाजिक, पर्यावरणीय, सांस्कृतिक जीवन आणि आर्थिक स्रोताचा मुख्य आधार म्हणजे ब्रह्मपुत्र असे म्हटले जाते. मासेमारी, विविध हंगामात केलेल्या भाताच्या शेताचे सिंचन त्या भागात सुबत्ता आणते. पाण्याच्या लोंढ्याबरोबर वाहात आलेला गाळ शेतीला तर उपकारक ठरतोच पण नदीतल्या अनेक बेटांना वाळूचा पुरवठा करत त्यांचे अस्तित्व टिकवून ठेवतो आणि सुंदरबनातील काही सखल भागात बंगालच्या उपसागरातील खारे पाणी अडवत तिथली आर्थिक गणितं बसवतो. असे जरी असले तरी नदीला आलेले पूर त्या भागाची, विशेषतः आसाम आणि बांगलादेश, वाताहतही घडवून आणतात. जुलै ते सप्टेंबर दरम्यान दहा दिवसांपेक्षा अधिक पाऊस पडला तर पूर हा ठरलेलाच. १९९८ सालचा पूर सुमारे ७०% आसाम आणि बांगलादेश जलमय करुन गेला आणि सुमारे तीन कोटी नागरिकांवर आणीबाणीची परिस्थिती ओढवली हे मोठेच उदाहरण. १९८७, १९८८, २०१० आणि २०२० या वर्षांतील पूरही काही कमी हानी पोहोचवणारे नव्हते. अनेक नागरिकांची रोजीरोटी काढून घेणारे आणि ओला दुष्काळ आणणारे असे हे पूर होते.

आकृती: उपकरणाद्वारे बहादुराबाद (बांगलादेश) येथे जुलै ते सप्टेंबर (इ.स.१९५६ ते २०११) दरम्यान झालेल्या विसर्गाच्या घेतलेल्या नोंदी आणि त्याची सरासरी (४३,३५० घन मीटर प्रत्येक सेकंदाला) (आलेख निळ्या रंगात), ट्री रिंग्जमधून ७०० वर्षात (इ.स. १३०९ ते २००४ दरम्यान) झालेल्या पावसाचा अंदाज (सरासरी ४६,९९३± ८१२ घन मीटर प्रत्येक सेकंदाला), आणि इतर अंदाज यांची तुलना. हिरव्या आणि तपकिरी रंगातले आलेख सरासरी काढण्यासाठी वापरले आहेत. १७८७ ते २०१० दरम्यान ब्रह्मपुत्रेला आलेले पूर लाल त्रिकोणात दाखवले आहेत. मूळ लेखातील आकृती मजकूराशी निगडित आवश्यक फेरफार करुन सादर

मानवनिर्मित सल्फेटच्या वातावरणातील सूक्ष्मतुषारांमुळे विसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धात जरी एकूण पावसाच्या सरासरीत घट दिसत असली तरी एकविसाव्या शतकात सल्फेटमधील घट आणि कार्बन-डाय ऑक्साईडच्या वाढीव उत्सर्जनामुळे पाऊस मोठ्या प्रमाणात पडेल असे अंदाज आहेत. हा वाढीव पाऊस आणि जागतिक तापमानवाढीमुळे हिमनगांचे वितळण्याचे प्रमाण याचा विचार करता ब्रह्मपुत्रेला पूर येऊन तेथील परिस्थिती वारंवार बिकट होण्याची शक्यता आहे. पण किती मोठ्या प्रमाणात पूर येतील याचा अंदाज कसा करायचा?‌ भविष्यकाळात काय बदल घडू शकतात याचा अंदाज भूतकाळात काय घडले यावरुन बांधले जातात. बहादुराबाद (बांगलादेश) येथे पर्जन्यमापक उपकरणे वापरुन गोळा केलेली १९५६ ते २०११ च्या दरम्यानची माहिती उपलब्ध आहे. पण ही सुमारे साठ वर्षांची माहिती येत्या शतकाच्या वर्षांत काय वाढून ठेवले आहे याचा अंदाज घेण्याकरता तोकडी ठरते. अशा वेळी निसर्गाने मागे ठेवलेल्या पाऊलखुणा वापरुन अशी माहिती गोळा करण्याची पध्दत आहे. याला पुराजीवशास्त्र असे म्हणतात. उदा. जुन्या वृक्षांच्या खोडांचा आडवा छेद गेल्या अनेक वर्षांच्या हवामानावर प्रकाश पाडतो. दरवर्षी खोडाची जाडी वाढते आणि त्या जाडीशी निगडित एका कड्याची (रिंग) भर पडते. कड्याची जाडी विशिष्ट वर्षातील हवामानाची माहिती पुरवते. म्हणजे असे की एखाद्या वर्षी उत्तम पाऊस पडला असेल तर कड्याची जाडी रुंद तर दुष्काळी परिस्थितीत ती अरुंद. यावरुन विशिष्ट वर्षी किती पाऊस पडला याचा अंदाज बांधता येतो. जगभरातून गोळा केलेल्या वृक्षांच्या खोडांच्या छेदांची जपणूक 'इंटरनॅशनल ट्री रिंग डेटा बँक' या अमेरिकेच्या संस्थेत केलेली आहे. एका भारतीय वंशाच्या संशोधकाच्या नेतृत्वाखाली आंतरराष्ट्रीय शास्त्रज्ञांच्या चमूने ब्रह्मपुत्रेच्या खोर्‍यातील २८ झाडांच्या खोडातील कड्यांचा अभ्यास केला आणि त्यातून त्यांना इ.स. १३०९ ते २००४ पर्यंतच्या हवामानाचा अंदाज बांधता आला. ही सुमारे सातशे वर्षांची माहिती त्यांनी उपलब्ध असलेल्या उपकरणांद्वारे गोळा केलेल्या गेल्या साठ वर्षातील माहितीशी निगडीत केली आणि हवामानातील इतर बदलांचा मागोवा घेत त्यांनी ब्रह्मपुत्रेच्या खोर्‍यात एकविसाव्या शतकात दरवर्षी किती पाऊस पडेल, याचा अंदाज बांधला आहे. पर्जन्यमापक उपकरणांद्वारा गोळा केलेल्या गेल्या केवळ साठ वर्षाच्या माहितीवरुन अंदाज बांधण्याऐवजी सातशे वर्षाच्या माहितीवरुन दीर्घकालीन अंदाज बांधणे केव्हाही शहाणपणाचे. मुख्य म्हणजे गेल्या साठ वर्षाच्या माहितीवरुन बांधलेला अंदाज एकूण विसर्गात सरासरी वाढ जरी दाखवत असला तरी ती सरासरीपेक्षा फार मोठी नसल्याने आपण त्याचे नियोजन करायला काणाडोळाच करण्याची शक्यता अधिक. पण सातशे वर्षांच्या सरासरीवरुन बांधलेला अंदाज ही वाढ फार मोठी असल्याचे दाखवतो. दर वर्षी हा विसर्ग वाढत जाऊन २१०० साली दर सेकंदाला सुमारे ५५००० घनमीटर होईल असा हा अंदाज सांगतो (आकृती). त्यामुळे आपल्याला चालू शतकात इतकी वाढ होईल हे समजून नियोजन करावे लागेल. हे मनुष्यहानी आणि वित्तहानी टाळण्यासाठी आवश्यक आहे. वैज्ञानिक संशोधन भविष्यात असे डोकावून बघायला मदत करते. ते समजावून घेत यापुढची जबाबदारी असते ती धोरणकर्त्यांची. 

संदर्भ: Rao, M. P. et al. (2020) Seven centuries of reconstructed Brahmaputra river discharge demonstrate underestimated high discharge and flood hazard frequency. Nature Communications. 11; Article ID: 6017. https://dx.doi.org/10.1038/s41467-020-19795-6