Kivipadot hidastavat vettä Sonoran rajaseudulla
Sonoran kivipadot pidättävät maa-ainesta ja voivat lisätä maankosteutta. Arizonan tutkimukset näyttävät, miten virtaus muuttuu ja missä tiedon rajat kulkevat.
Cananean lähellä Meksikon Sonorassa karjatilallinen Eduardo Ríos Colores rakensi vuonna 2021 kuivan puronuoman poikki satoja pieniä kivirakenteita. Niiden ketju jatkuu yli mailin, noin 1,6 kilometrin matkan. Mongabayn reportaasissa hän näyttää nyrkinkokoisista kivistä koottuja läpäiseviä esteitä, joita kutsutaan espanjaksi nimellä trincheras.
Kivipadot hidastavat veden kulkua ja pidättävät maa-ainesta. Veden viipyminen voi lisätä maankosteutta ja auttaa kasvillisuutta palaamaan kuluneeseen uomaan. Vaikutus riippuu siitä, miten vesi liikkuu juuri kyseisen puron maaperässä ja valuma-alueella.
Sonoran ja eteläisen Arizonan ongelmana on, että vettä voi tulla kerralla paljon. Mongabayn kuvaamalla tilalla nopeasti virtaava vesi on syövyttänyt syviä uomia, ja puuston kuivuminen on heikentänyt maan suojaa. Tilallisen toiveena on hidastaa veden kulkua ennen kuin se vie lisää maata mukanaan. Tutkimuksissa kysytään samaa tarkemmin: muuttuuko veden jakautuminen, ja jääkö vaikutus lyhytaikaiseksi?
Miten kivipato pidättää vettä ja maa-ainesta?
Pieni kivipato katkaisee veden suoraa reittiä uomassa. Sen taakse kertyvä maa-aines muuttaa uoman muotoa, ja vesi pääsee edelleen kulkemaan rakenteen läpi tai yli. Tarkoitus on hidastaa virtausta ja vähentää uoman kulumista, ei sulkea puroa kokonaan.
Arizonan Chiricahua-vuoristossa Laura Normanin tutkimusryhmä kuvasi ennallistettua uomaa, jossa kivipatojen yläpuolelle oli kertynyt hienoa hiekkaa ja eloperäistä ainesta. Vesi levisi matalien penkkojen yli kasvillisuuden sekaan. Kerrostumat tarjoavat sekä tilaa vedelle että kasvualustaa kasveille.
Maankosteuden muutosta on myös mitattu erikseen. Nicholsin, McReynoldsin ja Reedin tutkimuksessa seurattiin Arizonassa irtokivistä tehtyjä ja metalliverkkoon sidottuja rakenteita sekä käsittelemättömiä vertailupaikkoja. Vuoden 2006 monsuunikaudella patojen lähellä uoman penkkojen maaperä oli merkitsevästi kosteampaa kuin vertailupaikoissa.
Kyse oli rakentamisen jälkeisestä ensimmäisestä sadekaudesta, jolloin sadetta ja valuntaa oli keskimääräistä enemmän. Tulos tukee paikallisen maankosteuden lisääntymistä näissä oloissa. Se ei yksin kerro, miten paljon vettä jää maahan kuivana vuonna tai kuinka kauas vaikutus padosta ulottuu.
Mitä Arizonan 28 prosentin tulos tarkoittaa?
Normanin ryhmän virtaamatutkimuksessa verrattiin kahta vierekkäistä valuma-aluetta vuoden 2013 kesämonsuunin aikana. Turkey Penin alueella oli yli 2 000 kivipatoa, joita oli rakennettu noin 30 vuoden kuluessa. Rock Creekin vertailualueella niitä ei ollut.
Ennallistetun alueen virtaavan veden kokonaistilavuus oli tutkimusjakson aikana noin 28 prosenttia suurempi valuma-alueen pinta-alaa kohti. Samalla tulvahuiput vaimenivat. Luku ei tarkoita, että veden hetkellinen virtaus olisi ollut jatkuvasti 28 prosenttia voimakkaampi.
Tutkijat tulkitsivat, että maahan varastoitunut vesi purkautui uomaan hitaammin ja piti virtausta yllä sateen synnyttämän nopean valunnan jälkeen. Useimmat kivipadot toimivat edelleen vuosikymmenten jälkeen. Alueella oli myös huollettu ja rakennettu uudelleen rakenteita.
Mitä tutkimus ei vielä todista?
Vertailualueet eivät olleet samanlaisia: Rock Creek oli noin kolme kertaa Turkey Peniä suurempi. Tutkijat nostivat esiin myös rajallisen seuranta-ajan, sateen paikallisen vaihtelun sekä virtaamamittausten epävarmuudet. Yhden monsuunikauden havainnoista ei voi päätellä vuosittaista vesimäärää tai luvata samaa prosenttihyötyä Sonoran tilalle.
Maa-aineksen pidättymistä tarkasteltiin lisäksi Normanin ja Niraulan valuma-aluemallissa. Tutkijat arvioivat patojen taakse kertyvää sedimenttiä kolmen vuoden simulaatiossa. Tulos on laskennallinen arvio, ei kolmen vuoden aikana punnittu maa-ainesmäärä.
Mallin virtaama kalibroitiin vuoden 2013 vertailualueen mittauksilla. Tutkijat korostivat maaperätietojen ja malliasetusten merkitystä. Lukua ei siten voi siirtää toisen tilan kustannus- tai hyötylaskelmaan sellaisenaan. Malli auttaa tutkimaan mahdollisia pidemmän ajan vaikutuksia, kun kenttämittauksia on vähän.
Ríos Coloresin kiviketju on konkreettinen yritys vähentää maan kulumista. Sen arvioinnissa kannattaa erottaa toisistaan kosteampi maaperä padon lähellä, uomasta lähtevä sedimentti ja alapuolella virtaavan veden määrä. Arizonan tutkimukset antavat näistä erilaista näyttöä. Sonoran tilan oma vaikutus vaatisi paikalliset mittaukset.