நிலப்பரப்பு நினைவாற்றல் மற்றும் பின்னடைவு விளைவு (Hysteresis) ஆகியவை இந்திய நகரங்களில் வெள்ளம் ஏற்படும் விதத்தை எவ்வாறு வடிவமைக்கின்றன? -பிரியா ரங்கநாதன்

 இந்திய நகரங்களில், மழை நின்று நீண்டநேரத்திற்குப் பிறகும் தெருக்களில் தண்ணீர் தேங்கி நிற்பதை நாம் காண்கிறோம். இதற்குப் பொதுவாக வடிகால் வசதி சரியில்லாததே காரணம் என்று சொல்லப்படுகிறது. ஆனால், நீரியல் (Hydrology) இதற்கு வேறு ஒரு விளக்கத்தை அளிக்கிறது. நிலமானது மழையை உடனடியாக உள்வாங்கிக் கொள்வதோ அல்லது பெய்த மழையை உடனே மறந்துவிடுவதோ இல்லை. மாறாக, நிலம் "நீரியல் தேக்கநிலை" (Hydrological Hysteresis) என்ற தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. அதாவது, கடந்த காலத்தில் பெய்த மழையின் ஈரப்பதத்தை நிலம் ஒரு 'நினைவகமாக'  சேமித்து வைத்திருக்கிறது.

விடாமல் பெய்யும் மழையால் வானம் மங்கலான சாம்பல் நிறத்திற்கு மாறியுள்ளது. அந்த மழை மேகங்கள் உயரமான கட்டிடங்களின் ஜன்னல்கள் வழியே இதமான குளிர்ந்த காற்றை உள்ளே அனுப்புகின்றன. கீழே தெருக்களில், சாலையின் விரிசல்களிலிருந்து தண்ணீர் மெதுவாகக் கசிந்து வெளியேறுகிறது.

நெடுஞ்சாலைக்கு அருகிலேயே ஒரு ஏரி உள்ளது. ஆனால், நிலத்திற்கும் நீருக்கும் இடையிலான எல்லைக்கோடு இப்போது மறைந்துவிட்டது. ஒரு காலத்தில் ஏரிக்குள் அடங்கியிருந்த நீர், இப்போது சதுப்பு நிலம் முழுவதும் பரவி, சேறும் சகதியுமான நடைப்பயிற்சிப் பாதையை நனைத்து, பேருந்துகள், கார் மற்றும் மோட்டார் சைக்கிள்களின் சக்கரங்களுக்குக் கீழே சாலையெங்கும் கசிந்து ஓடுகிறது.

அந்தத் தண்ணீர், அந்த இடத்திற்குச் சம்பந்தமில்லாதது போல் தோன்றினாலும், நிலம் காலங்காலமாக நினைவில் வைத்திருக்கும் பாதைகளைத் தேடி மிக இயல்பாக ஓடுகிறது. மனிதர்கள் அந்தப் பாதைகளைச் சாலைகளாக மாற்றி மறைத்த பிறகும், நீர் தன் பழைய வழித்தடங்களை மறக்காமல் அதே திசையில் பயணிக்கிறது.

ஒரு நிலப்பரப்பு மழையை நினைவில் வைத்திருக்கிறது என்றால் அதற்கு என்ன பொருள்?

இந்தியாவின் பல்வேறு நகரங்களில், மழை பெய்து ஓய்ந்த நீண்ட நேரத்திற்குப் பிறகும் சாலைகளில் தேங்கியுள்ள நீர் வடியாமல் அப்படியே இருக்கிறது.

பொதுவாக இத்தகைய சூழல்களுக்குத் தவறான வடிகால் அமைப்பு அல்லது அதிகப்படியான மழையே காரணம் என்று குற்றம் சாட்டப்படுகிறது. ஆனால், நீரியல் (Hydrology) இதற்கு வேறொரு விளக்கத்தை அளிக்கிறது: நிலமானது மழை பெய்த உடனே எதிர்வினை ஆற்றுவதோ அல்லது பெய்த மழையை விரைவாக மறப்பதோ இல்லை. மாறாக, நிலம் தனக்குள் கடந்தகால மழையின் சுவடுகளை ஒரு 'நினைவகமாக' சேமித்து வைத்திருக்கிறது. நிலத்தில் தேங்கியிருக்கும் இந்த ஈரப்பதம் அல்லது நீர் இருப்புதான், அதன் பிறகு பெய்யும் மழை நீர் எவ்வாறு மண், சதுப்பு நிலங்கள், ஆறுகள் மற்றும் நகரங்கள் வழியாகப் பாய்கிறது என்பதைத் தீர்மானிக்கிறது.

இந்த நிகழ்வு 'நீரியல் தேக்கநிலை' (Hydrological hysteresis) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

நீரின் நினைவாற்றல்

நீரியல் தேக்கநிலை (Hydrological hysteresis) என்பது, மழைப்பொழிவிற்கு நிலம் எவ்வாறு எதிர்வினை ஆற்றுகிறது என்பது தற்போது பெய்யும் மழையை மட்டும் பொறுத்தது அல்ல, மாறாக ஏற்கனவே அந்த நிலம் எவ்வளவு மழையைப் பெற்றுள்ளது என்பதையும் பொறுத்தது என்பதாகும். உதாரணமாக, பல வாரங்களாகப் பருவமழையை உள்வாங்கிய ஒரு நிலப்பரப்பும், நீண்ட நாட்களாக வறண்டு இருக்கும் ஒரு நிலப்பரப்பும், இன்று ஒரே அளவிலான மழையைப் பெற்றாலும்கூட, அவை அந்த மழைநீரைக் கையாளும் விதம் முற்றிலும் வேறாக இருக்கும் என்கின்றனர். 

மழையினால் கிடைக்கும் நீரானது மண், நிலத்தடி நீர் அடுக்குகள், சதுப்பு நிலங்கள் மற்றும் வெள்ளச் சமவெளிகளில் காலப்போக்கில் சேமித்து வைக்கப்படுகிறது. ஆனால், இந்த இடங்கள் ஒவ்வொன்றும் தண்ணீரை வெவ்வேறு வேகத்தில் வெளியேற்றுகின்றன. இதன் காரணமாக, பெய்யும் மழையின் அளவுக்கும் ஆற்றில் ஓடும் நீரின் அளவுக்கும் இடையே நேரடியான அல்லது சரிவிகிதத் தொடர்பு இருப்பதில்லை. நிலப்பரப்பு எவ்வளவு ஈரமாக இருக்கிறது அல்லது எவ்வளவு காய்ந்து போயிருக்கிறது என்பதைப் பொறுத்து, இந்த நீரோட்டத்தின் அளவு தொடர்ந்து மாறிக்கொண்டே இருக்கும் என்கின்றனர். 

ஒரு காய்ந்த பஞ்சியம் (Sponge) நீரை எளிதாக உறிஞ்சும், ஆனால் அது முழுமையாக நனைந்த பிறகு, ஒரு சொட்டு கூடுதல் நீர் பட்டாலும் அது வெளியே கசியத் தொடங்கிவிடும். அதேபோலத்தான், பருவமழையின் தொடக்கத்தில் வறண்ட நிலங்களும் சதுப்பு நிலங்களும் மழைநீரை நன்றாக உறிஞ்சுகின்றன. ஆனால், மழை தொடர்ந்து பெய்து நிலத்தடி நீர்மட்டம் நிரம்பும்போது, நிலம் நீரை உறிஞ்சுவது குறைந்துவிடுகிறது. இதன் விளைவாக, பெய்யும் கூடுதல் மழை அப்படியே மேலோட்டமாக ஓடி, மழையின் அளவு அதிகரிக்காவிட்டாலும்கூட திடீர் வெள்ளப்பெருக்கு ஏற்படக் காரணமாகிறது.

ஆறுகள் கரையைத் தாண்டிப் பாயும்போது

இந்தியாவில் ஏற்படும் பருவமழை வெள்ளம் பெரும்பாலும் அதிக மழையினால் மட்டுமே ஏற்படுவதாகக் கருதப்படுகிறது. ஆனால், ஆறுகள் மழையை மட்டும் பொறுத்து செயல்படுவதில்லை; நிலப்பரப்பில் நீர் எவ்வாறு பரவுகிறது மற்றும் காலப்போக்கில் அது எப்படி மாறுகிறது என்பதையும் பொறுத்தே அமைகின்றன. நீர் ஓட்டத்திற்கும் நிலத்திற்கும் இடையே நிலவும் இந்த மாறிவரும் உறவை 'நீரியல் பின்னடைவு' (Hydrological hysteresis) என்று அழைக்கிறோம். வெள்ளம் உயரும்போதும், அது வடியும்போதும் ஆறுகள் ஏன் வெவ்வேறு விதமாகச் செயல்படுகின்றன என்பதை இதுவே விளக்குகிறது.

பருவமழை தீவிரமடையும்போது, ஆற்றின் வழித்தடங்கள் மிக வேகமாக நிரம்புகின்றன. ஆற்றுக்குள் அதிகப்படியான நீர் நுழைவதாலும், நீரின் வேகம் அதிகரிப்பதாலும், ஆற்றுப்பாதைக்குள் அழுத்தம் உருவாவதாலும் நீர்மட்டம் உயர்கிறது. இந்த நிலையில், ஆற்றுக்கு அருகிலுள்ள சமவெளிப் பகுதிகள் பெரும்பாலும் பாதிப்பின்றித் தனித்தே இருக்கும் என்றும் ஆற்றின் முழு வேகமும் ஆற்றின் போக்கிலேயே அதாவது கீழ்நோக்கியே பாய்வதாகவும் கூறப்படுகிறது. 

ஆற்றின் நீர் அதன் கரைகளைத் தாண்டி வெளியேறும்போது, நிலைமை முற்றிலும் மாறுகிறது. அந்த நீர் சமவெளிகள், சதுப்பு நிலங்கள், பழைய நீர்த்தடங்கள் மற்றும் தாழ்வான வேளாண் நிலங்களுக்குள் பரவுகிறது. வேகமாக ஓடும் ஆற்றுப் பாதையிலிருந்து பெருமளவிலான நீர், ஓட்டம் குறைவாக இருக்கும் அல்லது தேங்கி நிற்கும் சமவெளிப் பகுதிகளுக்குத் தள்ளப்படுகிறது. நீரின் வேகம் குறைந்து, அதிலுள்ள வண்டல் மண் படியத் தொடங்கும்போது, நீர்ப்பரப்பின் சாய்வுத் தன்மை சமதளமாக மாறுகிறது.

உலகிலேயே வெள்ள அபாயம் அதிகம் ஏற்படும் வாய்ப்புள்ள குடிசைப் பகுதிகள் இந்தியாவில்தான் மிக அதிகம் உள்ளன.

மழை பொழிவது நின்றபிறகும் இத்தகைய மாற்றங்கள் தொடர்ந்து நீடிக்கின்றன. ஆற்றுச் சமவெளிகளில் தேங்கியுள்ள வெள்ளநீர் உடனடியாக மீண்டும் ஆற்றுக்குள் வடிந்துவிடுவதில்லை. நிலத்தடியில் சேமிக்கப்பட்ட இந்த நீரானது மெதுவாக மண் வழியாகக் கசிந்து, பின்னோக்கிப் பாயும் நீர்நிலைகள் (Backwaters) வழியாக மீண்டும் கால்வாய்களை அடைகிறது, அல்லது பல வாரங்களுக்கு அங்கேயே தேங்கிவிடுகிறது. நிலத்தடி நீர்மட்டம் அதிகரிக்கும்போது, நீர் வெளியேறும் வேகம் இன்னும் குறைந்து, நீர் வடிகால் வசதி மேலும் தாமதமாகிறது.

ஒரு ஆற்றில் வெள்ளம் வடிந்து நீர்மட்டம் குறையும்போது (falling limb), அது மீண்டும் பழைய நிலையை அடைந்தாலும், முதலில் அந்த மட்டத்தில் நீர் இருந்தபோது இருந்த அதே இயல்பில்  (physically different) இருப்பதில்லை.

ஒரு நதி தனது நிலப்பரப்பில் ஏற்படும் சேமிப்பு மாற்றங்கள் மற்றும் தடைகள் ஆகியவற்றின் வழியாகத் தனக்கான நினைவாற்றலைப் பெறுகிறது.

ஏரிகள் நகருக்குள் பெருக்கெடுத்து ஓடும்போது

2024-ஆம் ஆண்டு அக்டோபர் மாதத்தில், பெங்களூரு எலஹங்கா பகுதியில் உள்ள கோகிலு மற்றும் தொட்டப்பொம்மசந்திரா ஏரிகள் பல நாட்கள் பெய்த தொடர் மழையினால் நிரம்பி வழிந்தன. இதனால் வெளிவட்ட சாலையின் சில பகுதிகள் உட்பட அருகிலுள்ள சாலைகளில் வெள்ளநீர் சூழ்ந்தது. ஆரம்பத்தில் இது எளிதாகத் தோன்றியது: ஏரிகள் ஏற்கனவே முழுமையாக நிரம்பியிருந்ததால், அவற்றால் கூடுதல் மழைநீரைத் தேக்கி வைக்க முடியவில்லை என்பதே இதற்குக் காரணமாக இருந்தது.

ஆனால், அங்கு நடந்தது வெறும் ஏரிகள் நிரம்பியது தொடர்பான விஷயம் மட்டுமல்ல. அது அந்த நகரத்தில் அமைக்கப்பட்ட வடிகால் அமைப்பின் விளைவாக ஏற்பட்ட ஒரு தொடர் எதிர்வினையாகவே பார்க்கப்படுகிறது. 

மழைநீர் தேங்கியபோது ஏரிகளின் நீர்மட்டம் உயர்ந்தது, ஆனால் அவை பெரும்பாலும் தங்களின் எல்லைக்குள்ளேயே இருந்தன. மழைநீர் வடிகால்கள் தொடர்ந்து நீரை ஏரிகளுக்குள் கொண்டு சென்றன. இருப்பினும், நீர் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆபத்தான அளவைத் தாண்டியபோது நிலைமை மாறியது. ஏரிகள் நிரம்பி வழிந்து சாலைகளிலும் திறந்தவெளிகளிலும் புகுந்தன. இதனால், முன்பு நீரை வெளியேற்றிய வடிகால்களும் நீரில் மூழ்கி மறைந்தன. ஏரிகளுக்கு வெளியே, தெருக்களிலும் ஈரம் நிறைந்த நிலங்களிலும் தண்ணீர் தேங்கத் தொடங்கியது.

மழை குறைந்தவுடன் ஏரியின் நீர்மட்டம் அதன் பழைய நிலைக்குத் திரும்பத் தொடங்கிய போதிலும், வெள்ள நீர் அவ்வளவு விரைவாக வடியவில்லை. குறிப்பாக, நீர்மட்டம் உயரும்போது வெள்ளப் பாதிப்பு ஏற்படுத்தாத அதே அளவிலான நீர், அது குறையும்போது சாலைகளில் இன்னும் வெள்ளமாகவே தேங்கியிருந்தது. நகர்ப்புறங்களில் தேங்கியநீர் வடிவதற்கு அதிக நேரம் எடுத்தது, ஏனெனில் மண் ஏற்கனவே நீரால் நிரம்பியிருந்தது, நிலப்பரப்பு சமமாக இருந்தது, மற்றும் வடிகால்கள் அடைக்கப்பட்டோ அல்லது நீருக்கு அடியிலோ இருந்தன. இதனால் மழையின் தொடக்கத்தில் இருந்ததைவிட, நீர்வழி அமைப்பின் செயல்பாடு முற்றிலும் மாறியிருந்ததாகக் கூறப்படுகிறது. 

இதனை எளிதாகப் புரிந்துகொள்ள பெங்களூருவின் வரலாற்றை நாம் கவனிக்க வேண்டும். 16-ஆம் நூற்றாண்டில், கெம்பேகவுடாவின் (Kempegowda) ஆட்சிக் காலத்தில், ஏரிகள் ஒன்றோடொன்று இயற்கை நீரோடைகள் மற்றும் சதுப்புநிலங்களால் இணைக்கப்பட்டிருந்தன; இது மழைநீர் மெதுவாகப் பரவி நிலத்திற்குள் செல்ல உதவியது. ஆனால் காலப்போக்கில், இந்த இயற்கை இணைப்புகள் சிமெண்ட் கால்வாய்களாக மாற்றப்பட்டு, நீர் வழிந்தோடும் பகுதிகளில் கட்டிடங்கள் கட்டப்பட்டன. இதன் விளைவாக, தற்போது மழை பெய்யும்போது ஏரிகள் மற்றும் கால்வாய்கள் மிக வேகமாக நிரம்பி வழிவதோடு, நீர் வெளியேற வழியின்றித் தேங்கி நிற்கிறது. இதனால் மழை நின்ற பிறகும் வெள்ளம் குறையாமல் அப்படியே இருக்கிறது.

உலகெங்கிலும் பெய்து வரும் கடும் கனமழை பெருவெள்ளத்தை ஏற்படுத்தி வரும் நிலையில், இந்த அதீத வானிலை மாற்றங்களில் புவி வெப்பமயமாதலின் பங்களிப்பு எந்தளவிற்கு உள்ளது என்பது குறித்து விஞ்ஞானிகள் தற்போது தீவிரமாக ஆராய்ந்து வருகின்றனர்.

நிலத்தின் நினைவகம்

நீரியல் தேக்கநிலை (Hydrological hysteresis) என்பது, ஏன் மழையின் அளவை மட்டுமே வைத்து வெள்ள அபாயத்தைக் கணிக்க முடியாது என்பதை விளக்குகிறது. ஆறுகளும் நகரங்களும் நிலப்பரப்பு ஏற்கனவே எவ்வளவு ஈரப்பதமாக இருக்கிறது என்பதைப் பொறுத்தே செயல்படுகின்றன. இதனால்தான் மழை நின்ற பிறகும் வெள்ளம் ஏற்படவும் அல்லது திடீரென வெள்ளப்பெருக்கு ஏற்படவும் வாய்ப்புள்ளது. 

கொள்கை வடிவமைப்பாளர்களைப் பொறுத்தவரை (Policymakers), இது வெறும் வெள்ளக் கட்டுப்பாட்டு நடவடிக்கையுடன் நின்றுவிடாமல், ஒட்டுமொத்த நீர் வடிநிலப் பகுதியளவிலான திட்டமிடலை (Basin-scale planning) நோக்கியதாக இருக்க வேண்டும். நகர்ப்புற ஏரிகள், சதுப்பு நிலங்கள் மற்றும் வெள்ளச் சமவெளிகள் தேவையற்ற இடங்கள் அல்ல என்றும் மாறாக அவை பருவமழையின் தொடக்கத்தில் நீரைச் சேமித்து, பின்னர் படிப்படியாக வெளியேற்றும் முக்கியமான உள்கட்டமைப்புகள் என்பதைச் சுட்டிக்காட்டுகின்றனர். காலநிலை மாற்றம் மழையின் தீவிரத்தை அதிகப்படுத்தும் நிலையில், வெறும் பொறியியல் தீர்வுகளை மட்டுமே நம்பியிருக்காமல், நிலத்தின் இயற்கையான நீரியல் தன்மையை உணர்ந்து செயல்படுவது மிகவும் அவசியமாகிறது. 

பிரியா ரங்கநாதன், அசோகா அறக்கட்டளை (ATREE) நிறுவனத்தில் சுற்றுச்சூழல் மற்றும் சூழலியல் துறையில் முனைவர் பட்ட ஆய்வு மாணவர் ஆவார். இவர் மேற்குத் தொடர்ச்சி மலையில் உள்ள நன்னீர் சதுப்பு நிலங்களைப் பற்றி ஆராய்ச்சி செய்து வருகிறார்.

Original article : How landscape memory, hysteresis shape the way Indian cities flood? -Priya Ranganathan