sateet ovat tärkein tulvan aiheuttaja, mutta asiaan vaikuttaa moni muukin tekijä. Kun valuma-alueella sataa, vesistöihin päätyvän sadeveden määrä riippuu valuma-alueen ominaisuuksista, erityisesti sen koosta, muodosta ja maankäytöstä. Maaperä ja kasvillisuus ”vangitsevat” osan sateista, ja loput tulevat vesistöihin virtaamina. Joen ominaisuudet, kuten koko ja muoto, kasvillisuus joessa ja sen ympäristössä sekä rakenteet vesiväylässä ja sen läheisyydessä vaikuttavat kaikki vesiväylän veden tasoon.

sademäärä on tärkein tekijä tulvan syntymisessä

yksinkertaistettuna tulvat syntyvät, kun valuma-alueelta virtaavan veden määrä ylittää sen syvänteiden, purojen ja jokien kapasiteetin. Tämä prosessi alkaa sateella, mutta siihen vaikuttavat monet muut tekijät.

Australiassa tulviin vaikuttaa voimakkaasti luonnollisesti suuri sademäärien vaihtelu, joka muihin maailman osiin verrattuna johtaa paljon suurempaan vaihteluun vesistöjemme läpi virtaavan veden määrässä. Merkittävä tekijä tässä vaihtelussa on El Niño-Southern Oscillation (ENSO) – ilmiö (KS.Kuva 4).

ilmakehä ja valtameret vaikuttavat voimakkaasti säähän.

suuri osa Australian sademäärien vuosittaisesta vaihtelusta johtuu ENSONA tunnetusta luonnollisesta ilmastoilmiöstä, El Niño – Southern-Oskillaatiosta. Enson ”see-saw” – vaihtelut liittyvät läheisesti ilmakehän vertikaalisen virtauksen vaihteluihin päiväntasaajalla Tyynenmeren yllä. Tämä kiertokulku, jota kutsutaan Walkerin Kiertokuluksi, johtuu meren pintalämpötilojen eroista itäisen ja läntisen Tyynenmeren välillä päiväntasaajaa pitkin.

”normaalin” kierron aikana lämmin, kostea ilma kulkee länteen Tyynenmeren yli ja nousee Indonesian ylle tuottaen pilvisyyttä ja sadetta. Sen jälkeen ilmavirtaus muuttuu verrattain kuivaksi ja liikkuu korkealla (noin 12 000 m) itään ja vajoaa Etelä-Amerikan rannikon lähellä normaalisti kylmien vesien ylle.

El Niño-etelän Oskillaatiosta on olemassa erilaisia mittoja. Yksi näistä, Southern Oscillation Index (tai SOI), mittaa ilmanpaineen eroa itäisen Tyynenmeren (mitattu Tahitilla) ja päiväntasaajan alueella pohjois-Australian ja Indonesian ympärillä (mitattu Darwinissa).

kun Päiväntasaajan meren pinta Etelä-Amerikan rannikolla on poikkeuksellisen viileä, kävelijöiden verenkierto vahvistuu. Tässä tilanteessa SOI on vahvasti positiivinen, ja pasaatituulet puhaltavat voimakkaasti lämpimän Tyynenmeren yli poimien runsaasti kosteutta (Kuva 4a). Tämä lisää Itä-Australian keskimääräistä suuremman Sademäärän todennäköisyyttä, ja sitä kutsutaan ”La Niña” – tapahtumaksi.

toisaalta, kun meren pinta Etelä-Amerikan rannikolla on poikkeuksellisen lämmin, itäisen ja läntisen Tyynenmeren välinen Ilmanpaine tasaantuu tai muuttuu negatiiviseksi, heikentäen tai kääntäen pasaatituulet. Tähän tilanteeseen, joka on normaalia Walkerin verenkiertoa heikompi (Kuva 4b), liittyy voimakkaasti negatiivinen Eteläinen Oskillaatioindeksi ja sitä kutsutaan ”El Niñoksi”. Australiassa tämä johtaa yleensä keskimääräistä alhaisempiin sademääriin, ja jos tämä suuntaus jatkuu, voimme luisua kuivuuteen. SOI auttaa kertomaan, kuinka ”vahva” A La Niña tai El Niño-tapahtuma on. Esimerkiksi, kun SOI on jatkuvasti vahvasti positiivinen (eli La Niña ja keskimääräistä sateisempi), saatamme kokea tulvia. Kun SOI on jatkuvasti voimakkaasti negatiivinen, vaarana on, että tulee kuivuuskausia (Kuva 4c).

Queenslandissa keskimääräinen vuotuinen sademäärä vaihtelee hyvin alhaisista arvoista lounaisosassa hyvin korkeisiin arvoihin, jotka ylittävät 2000 mm vuodessa rannikolla (kuva 5). Niilläkin alueilla, joilla sademäärät ovat yleensä vähäisiä, esiintyy kuitenkin joinakin vuosina suhteellisen runsaita sateita, jotka aiheuttavat tulvia (Kuvio 6).

pitkän aikavälin ilmastonmuutos ja vaihtelu voivat myös vaikuttaa sademääriin (kysymyksessä 8 käsitelty asia)

valuma-alueet muuttavat sademäärät virtaavaksi vedeksi

kun valuma-alueella sataa vettä, jokiin ja muihin vesistöihin virtaavaksi muuttuvan sadeveden määrä riippuu valuma-alueen ominaisuuksista.

jonkin verran sadetta saadaan talteen: osa valuma-alueelle tulevasta sateesta jää maaperän ja kasvillisuuden vangiksi. Yleensä mitä enemmän tietyllä alueella sataa tiettynä ajanjaksona, sitä pienempi on se osuus, joka voi tihkua maahan tai varastoitua pinnalle.

mitä suurempi Sademäärä, sitä suurempi valumavaara. Merkitystä on myös sillä, kuinka kauan sataa ja millä alueella sade peittää.

mitä enemmän alueella on kasvillisuutta, sitä suurempi Sademäärä saadaan talteen ja sitä vähemmän vettä on saatavilla virtaamaan pinnan yli. Luonnollisilla ja keinotekoisilla varastoilla, kuten maatilojen padoilla ja sadevesisäiliöillä, on samanlainen vaikutus valumien vähentämisessä.

myös valuma-alueen maalajit, maankäyttö ja sadetapahtumaa edeltävät sääolosuhteet ovat tärkeitä, koska ne säätelevät maaperään mahdollisesti tunkeutuvan Sademäärän määrää ja siten virtaamaksi muuttuvan Sademäärän määrää. Jos suurta myrskyä edeltää kostean sään jakso, maalla ei ole juurikaan kapasiteettia ottaa vastaan lisäsateita, ja suurempi osa sateesta valuu maan pinnan yli ja vesistöihin. Myös sellaisten alueiden rakentaminen, jotka eivät pysty imemään vettä, kuten kattojen ja teiden rakentaminen vähentää tunkeutumista ja lisää sateita, jotka muuttuvat valumiksi.

vesistöihin tulee sateita, joita ei ole saatu kiinni: kun vesi alkaa virrata valuma-alueella, eri tekijät määräävät, kuinka paljon virtaa alajuoksulla peräkkäin suurempiin vesistöihin ja kuinka nopeasti se liikkuu.

tyypillisesti suuremmat valuma-alueet johtavat suurempaan virtaukseen, jos laajoja sateita esiintyy pitkään. Mitä jyrkempi valuma-alue on, sitä nopeammin valuma virtaa.

tulviin vaikuttaa myös ohitettavan maaston epätasaisuus. Tiheä kasvillisuus ja keinotekoiset esteet, kuten aidat ja talot, hidastavat veden virtausta, mikä johtaa usein alajuoksulla alhaisempiin tulvatasoihin.

soilla ja luonnontilaisilla Lammilla tai järvillä on kyky varastoida tulvavettä ja vapauttaa sitä hitaasti. Keinotekoiset rakenteet, kuten padot tai pidätysaltaat (pienet altaat), voivat myös varastoida vettä jonkin aikaa ja vähentää virtausten huippua alajuoksulla pidentäen samalla tapahtuman kestoa. Kaikilla tällaisilla rakenteilla on rajallinen kapasiteetti, ja varastoitavan valuma-alueen virtaaman määrälle on rajansa.

joen ominaisuudet vaikuttavat vedenpintaan

valuma-alueen syvänteiden, purojen ja jokien kyky kuljettaa virtaamia riippuu useista tekijöistä:

joen koko ja luonne: mitä suurempi, suorempi ja tasaisempi joki, puro tai muu uoma, sitä suurempi veden kantokyky ja sitä vähemmän altis tulville. Mikä tahansa tätä kapasiteettia vähentävä prosessi, kuten rakenteiden sijoittaminen uomaan, kehittymisen aiheuttama tunkeutuminen tai sedimentin kertyminen, lisää tulvia.

kasvillisuus joessa ja sen ympäristössä: kasvit joessa tai sen rannoilla hidastavat siinä virtaavan veden nopeutta. Mitä hitaammin vesi liikkuu, sitä korkeammalla vedenpinta on ja sitä suuremmassa määrin jokea ympäröivä tulva-alue tulvii. Tämä voi vähentää alajuoksun tulvia ja virtaamia. Kasvit myös vahvistavat jokirantoja, mikä vähentää eroosiota ja lisää sedimentin laskeumaa.

kun joki ylittää penkereensä, suurin saavutettu tulvataso riippuu suuresti viereisen tulva-alueen luonteesta. Esimerkiksi leveät, tasaiset tulvatasangot voivat varastoida suuremman määrän tulvavettä kuin jyrkkäreunaiset laaksot, ja siitä johtuvat tulvat liikkuvat hitaammin. Tulvatasankojen muutokset,kuten kasvillisuuden raivaus tai pengerrysten rakentaminen (esimerkiksi tulvavapaata tietä tai rautatiekäytävää varten), voivat vaikuttaa jokien tulvatasankojen luonnollisiin kuivatusmalleihin ja-prosesseihin.

rakenteet: Puroon tai vesiväylään sijoitetut rakenteet, esimerkiksi yhdyskuntien viemäriverkoston purot tai joen sillat, vähentävät vesireitin vedenkantokykyä ja voivat lisätä tulvia. Roskat voivat myös sotkeutua näihin rakenteisiin, mikä pahentaa tätä prosessia.

vesiväylän varrella olevat tulvavallit on suunniteltu suojaamaan tulvavallin takana olevia alueita tiettyyn tasoon asti, mutta niiden rajoittava vaikutus tulvavirtoihin voi aiheuttaa sen, että yläjuoksun tulvakorkeudet ovat korkeampia kuin ne muuten olisivat. Maantie-ja rautatiepengerrykset, joilla ei ole riittävästi läpivirtauskapasiteettia (esimerkiksi sulkuputkien käyttö), voivat tukkia tulvatasangon osia samalla tavoin. Kun tulvavallit tai pengerrykset on ylitetty tai rikottu, tulvavesien levittäytyminen tulvatasangolle voi muuttua merkittävästi ja tulvien vaikutus on usein vakava.

alajuoksun vedenkorkeudet: vesistöjen kapasiteettiin voi vaikuttaa myös se, kuinka korkealle ne virtaavat meressä tai järvessä. Esimerkiksi kuningasvesi tai myrskypuuskat voivat haitata veden vapautumista joesta mereen. Samanlainen vaikutus voi esiintyä lähellä purojen ja jokien yhtymäkohtaa, jossa jokien tulvimisen aiheuttamat takavesivaikutukset voivat ulottua huomattavan kauas puroa ylös.

References and further reading

• McBride, JL & Nicholls, N 1983, ”Seasonal relationships between Australian raining and the Southern Oscillation”, Monthly Weather Review, vol. 111, s.1998-2004.
• Nicholls, n & Wong, KK 1990, ”Dependence of raindal variability on mean raindal, latitude, and the Southern Oscillation”, Journal of Climate, vol. 3, s. 163-170.
• peltopyy, IJ (toim.) 2001, sataako?: vaikutukset eteläisen oskillaation ja El Niño Australia, Department of Primary Industries, Queenslandin hallitus, Brisbane.
• Lue ymmärryksen tulvaraportin täydellinen Lähdeluettelo