Appalachernas bandgruvade bergsområden står inför en växande klimatrisk: översvämningar

Denna artikel publicerades tillsammans med The Weather Channel som en del av Collateral, en serie om klimat, data och vetenskap.

VARNEY, West Virginia – Pigeon Creek rinner genom en smal bergshåla längs en rad kolgruvsamhällen, dess vatten rinner under det röda och gula höstlövets skiftande rött och gult.

Den lugna scenen motsäger den förödelse som bäcken åstadkom en natt för tio år sedan, när ett tungt regn föll på blöt mark och tusentals hektar av närliggande gruvor. Vittnen berättade om hur de vaknade upp i mörkret den 9 maj 2009 till ljudet av forsande vatten som de aldrig hade hört förut och som trängde in i deras hem under deras dörrar.

”Det kom ner från bergen och förde med sig stenar, träd, vatten och lera”, minns Mildred Elkins, som tillsammans med dussintals av sina översvämmade grannar blev den ledande käranden i en framgångsrik rättsprocess mot flera svarande, bland annat Alpha Natural Resources, ett kolgruveföretag som sedan dess gått i konkurs och gått samman med Contura Energy.

En gång när hon gick till källaren för att rädda några värdeföremål gav en bakdörr vika på grund av trycket från översvämningsvattnet. ”Jag hörde en stor gammal boom. Dörren hade gått sönder och vattnet kom in med full kraft”, säger hon. När vattnet stod henne nästan upp till halsen sa hon att hon tog tag i trappan och drog sig upp. ”Jag kunde känna hur mina fötter flöt ut bakom mig. Det var skrämmande.”

Med tanke på att U.S. Army Corps of Engineers förutspår mer regn och betydligt ökade vattenflöden på grund av klimatförändringarna i en region som omfattar kolfälten i östra Kentucky och West Virginia, kan den här typen av drama på liv och död i landskap som är kraftigt minerade för kol komma att inträffa allt oftare under de kommande åren. Miljöexperter menar att kraftigare regn kan också innebära att mer förorenat vatten sköljs ut från kolgruvorna, vilket kan skada vattendrag och vattenlevande organismer som redan är skadade av gruvdriften.

En ny analys av satellitbilder som två forskare från Duke University har utfört för InsideClimate News visar hur riskerna med gruvbrytning och klimatförändringarna är brett spridda i hela regionen. Den visade att sammanlagt 1 400 kvadratkilometer av Appalacherna inom Ohio River Basin har blivit märkta av dagbrott, med bergens toppar och sidor bortsprängda och branta bergsdalar fyllda med så kallad ”waste rock”.”

Det område som har den största omfattningen av skador orsakade av dagbrott i hela Ohio River-bäckenet – nästan 500 kvadratkilometer i Big Sandys avrinningsområde, inklusive Pigeon Creek – är också det område som är mest hotat av extrema väderförhållanden i samband med klimatförändringarna, enligt den nya analysen.”

Som en del av delstatsgränsen mellan West Virginia och Kentucky kan Big Sandy-avrinningsområdet få se en ökning av flödet i bäcken med upp till 25 procent fram till 2040 och 35 procent fram till slutet av århundradet enbart på grund av klimatförändringarna, enligt armékåren, vilket skulle göra de farliga översvämningsförhållandena ännu värre.

De övriga åtta avrinningsområdena i analysen, som innehåller mer än 900 kvadratkilometer av gruvförändrade landskap, kan få en ökning av flödet av vattendrag på upp till 15 procent fram till 2040, och ett av dem kan öka med så mycket som 25 procent fram till dess. Sex av dessa avrinningsområden skulle kunna se ökningar på upp till 25 procent i slutet av århundradet, visar den nya analysen.

Resultaten tyder på att långt efter det att kolbrytningen har upphört kan arvet från gruvdriften fortsätta att kräva ett pris av invånarna som bor nedströms från de hundratals berg som har jämnats ut i Appalacherna för att producera elektricitet.

”Vi har förlorat den skog som hjälper till att fördröja den snabba avrinning som kommer från ytminerade marker”, säger Jack Spadaro, en före detta högste federala gruvsäkerhetsingenjör som arbetar som konsult för invånare i kolområden, arbetare och deras advokater. ”Och det kol som säljs från de flesta av dessa gruvor går till koleldade kraftverk, vilket ytterligare bidrar till de negativa effekterna av klimatförändringarna.”

”Dessa saker tillsammans bådar inte gott för den här regionen. Det kommer att ha en effekt i hundratals år.”

Överlagring av klimatrisker på kartor över minerad mark

För att bedöma hotet från klimatförändringarna i det minerade Appalacherna fick InsideClimate News tillgång till digitala kartläggningsfiler från en rapport om klimatförändringarna från 2017 från Army Corps om Ohio River Basin. I dokumentet informerades för första gången 2 400 stads- och landsbygdssamhällen från sydvästra New York till Tennessee om att den 981 mil långa Ohiofloden och dess många bifloder skulle drabbas av ökade regn- och översvämningsrisker.

Duke-studenterna Megan Ossmann och Alexander Yoshizumi lade satellitbilder av Appalacherna på armékårens avrinningsområdeskartor och lyfte fram områden som Pigeon Creek, som både hade varit hårt exploaterade och som enligt prognoserna skulle få betydande ökningar av regn- och flödesflöden.

Samhällen i de bergiga kolproducerande områdena i centrala Appalacherna kommer troligen att ”uppleva de negativa effekterna av bergsbrytning ännu mer”, säger Ossmann, som nu arbetar för US Environmental Protection Agency’s Chesapeake Bay Program.

Armékårens studie tog inte hänsyn till förändringar i markanvändningen, som gruvdrift eller stadsutveckling, som kan påverka regnavrinningen, när den gjorde sina flödesprognoser, sade Kathleen D. White, som övervakade rapporten för armékåren. Hon sade att de nya resultaten från Duke-forskarna är ”mycket intressanta” och visar på potentialen för ”en mer detaljerad studie av dessa områden med hjälp av mer uppdaterad klimatpåverkad hydrologi och genom att införliva observerade och beräknade förhållanden för markanvändning.”

Tidigare hade White varnat för att Army Corps resultat redan var föråldrade på grund av klimatförändringarnas hastighet. ”Detta är inte något som bara ligger i framtiden”, varnade hon.

Vad studierna varnar för om dagbrytning och översvämningsrisk

I Appalachernas kolområde har gruvföretag, översvämningsoffer, miljöförespråkare och akademiska forskare debatterat i vilken utsträckning dagbrytning bidrar till översvämningar, ibland i domstol. Översvämningsskador kan komma i olika former – till exempel kollapsade uppdämningar av kolavfall, eller vatten som rinner ut från utplöjda landskap där dagvattenhanteringssystemen har misslyckats, eller jordskred.

Duke-kartläggningen omfattade inte bara områden där kol utvunnits, utan även dalfyllningar av avfallshällar, som kan sjunka eller glida vid kraftiga regn.

Det råder ingen tvekan om att gruvbrytning förvärrar översvämningar, enligt Spadaros åsikt, baserat på hans årtionden av undersökningar av översvämningskatastrofer. Ofta, säger han, är det som framkommer i domstol att gruvbolagen misslyckades med att följa de regler som är utformade för att minimera översvämningsriskerna.

Andra personer som tittar brett på det centrala landskapet i Appalacherna målar upp en mer nyanserad bild och säger att regionens hydrologi är extremt komplex, och att dalfyllningar faktiskt kan lagra regnvatten och minska flödet i vattendrag.

”Det finns inte så många studier, kanske ett dussin”, som undersöker frågan om översvämningar och ytbrytning, säger William C. Haneberg, delstatsgeolog från Kentucky och forskningsprofessor vid Kentuckys universitet. ”Om man skulle välja en riktigt allmän slutsats, i stora drag, så resulterar gruvdrift i en ökning av topputflöden under stormar”, sade han.

Armékåren erkände åtminstone så långt tillbaka som år 2000 att dagbrottsutvinning med utfyllnad av dalgångar kan öka avrinningen. I en stor miljökonsekvensstudie om bergsbrytning som EPA publicerade 2011 rapporterades att stormar kan ge större vattenflöden i avrinningsområden med bergsbrytning och dalfyllningar jämfört med oexploaterade avrinningsområden, särskilt vid kraftigare regn.

Företagen har å sin sida hävdat att översvämningarna är ”Guds verk” eller att bestämmelserna fungerar för att minimera översvämningar – åtminstone sedan 1977 års Surface Mining and Reclamation Act antogs, där man krävde att dagvatten skulle hanteras vid dagbrott.

William B. Raney, ordförande för West Virginia Coal Mining Association, avböjde att svara på frågor om gruvmetoder, översvämningar och klimatförändringar. Hans motsvarighet i Kentucky medgav att gruvdrift kan öka avrinningen, men sade att det inte var orimligt.

”Varje användning av egendom bidrar till översvämningar om den på något sätt ökar den ogenomträngliga ytan”, t.ex. parkeringsplatser, vägar och annan bebyggelse, sade Tyler White, ordförande för Kentucky Coal Association.

Han hävdade att kolbrytning inte skapar ”en risk för skada”, samtidigt som han medgav att det inte skulle finnas något sätt att förhindra ”varje bidrag till översvämningar i områden med branta sluttningar i östra Kentucky” utan att stoppa ”all industriell eller kommersiell utveckling, något som ingen rimligen skulle kunna tänka sig, och något som skulle vara till skada för livet för de människor som bor i östra Kentucky”.”

Mining Standards Not Keeping Pace with Climate Change

De regler som styr dagvattenhanteringen från dagbrott och den tekniska utformningen av dessa gruvor och deras dalfyllningar och uppsamlingsdammar är baserade på historiska regnmönster, inte på framtida förutsägelser.

Nicolas Zegre, professor i hydrologi vid West Virginia University och chef för delstatens Mountain Hydrology Laboratory, säger att riskerna förvärras eftersom gruvstandarderna inte håller jämna steg med klimatförändringarna.

”Nederbörden ökar verkligen”, säger Zegre. ”Ur ett konceptuellt perspektiv skulle jag förvänta mig att se fler toppflöden från dessa gruvor.”

Dalfyllningar lagrar vatten, och ”klimatförändringarna lägger mer vatten ovanpå det vatten som redan är lagrat där”, sade han, vilket ökar riskerna i närheten av källflöden, ”där de flesta av våra samhällen bor och är sårbara.”

Federala myndigheter som reglerar ytbrytning kräver inte att delstaterna ska ta hänsyn till förändringar i nederbörden på grund av den globala uppvärmningen i konstruktionsutformningar, sade Terry Fletcher, talesman för West Virginias miljöskyddsministerium.

Sedan 2004 har West Virginias gruvprogram krävt konstruerade konstruktioner för hantering av dagvatten för att kontrollera avrinning vid ytminor och inför ett tröskelvärde utan nettoökning för avrinning under alla faser av gruvbrytning, säger han.”

I Kentucky konstrueras ytminor ”enligt bästa tillgängliga standard för att minimera ökad avrinning och översvämning av vattendrag”, säger John Mura, talesman för Kentuckys energi- och miljöministerium.

Men det finns fortfarande farhågor om att erosions- och sedimentkontrollerna är tillräckliga. ”Med de större och mer intensiva stormarna som kommer kan dessa kontroller misslyckas”, vilket leder till fler översvämningar, säger Joe Pizarchik, en advokat från Pennsylvania som under Obama-administrationen ledde U.S. Office of Surface Mining and Reclamation, den myndighet som övervakar efterlevnaden av 1977 års lag om gruvdrift.

Acidisk vattenavrinning som rinner från minerade områden in i dalfyllningar och löser upp berg från insidan, vilket sannolikt försvagar dem, är också en potentiell risk som kan öka med klimatförändringarna, vilket ökar risken för jordskred under stormar i framtiden, säger Emily Bernhardt, professor vid Duke University, som studerar biogeokemi i avrinningsområden.

Haneberg, delstatsgeolog från Kentucky, sa att dessa farhågor är berättigade. I Kentucky forskar han om stabiliteten hos dalfyllningar och ”i vissa ser vi tecken på misslyckande.”

Förorenat vatten kommer genom dalfyllningarna

Därefter finns det en möjlighet att klimatförändringarna kan förvärra den gruvrelaterade vattenföroreningen i en region där vissa vattendrag redan är orangefärgade på grund av sur gruvavrinning.

Då dalfyllningar kan fungera som svampar kan de hålla vattendrag som annars skulle kunna torka ut eller reduceras till en rännil med ett starkt flöde längre in på året, säger Bernhardt, professor vid Duke University. Det kan låta bra, men det vatten som kommer från gruvorna och genom dalfyllningarna är förorenat, säger hon. Hon har ingått i grupper som har dokumenterat den saltfyllda och alkaliska föroreningen från gruvor för avlägsnande av bergstoppar.

”Varje gruva för avlägsnande av bergstoppar i Appalacherna, oavsett hur gammal den är, exporterar riktigt salt vatten med hög alkalinitet, och det minskar inte”, sade hon.

Klimatexperter förväntar sig också perioder av längre torka i framtiden, mellan kraftiga regn, och Bernardt sa att det också kan bli ett allvarligt problem.

”Jag är orolig för att nästan allt vatten som vi kommer att se (i vattendrag) kommer att komma från dalsänkningar och kommer att vara förorenat av bergsminor”, vilket kan leda till större skador på vattenlevande organismer, sade hon.

”One Home Came Floating Down the River”

Minst hälften av Pigeon Creeks avrinningsområde har störts av gruvdrift. Det var Jack Spadaros uppskattning i slutet av oktober när han stod på toppen av ett enormt, trädlöst dagbrott ovanför bäcken. ”Allt detta var ett skogbevuxet berg”, sade han. ”Vad du måste veta är att berget här var 300 fot högre.”

Han är tidigare chef för National Mine Health and Safety Academy, som utbildar säkerhetsansvariga för gruvor. Han förlorade sitt jobb efter att han avslöjade vad han kallade Bush-administrationens vitmålning av en utredning av en annan stor gruvkatastrof, Martin County, Kentucky, där kolslam läckte ut år 2000.

Gruvföretagen har sedan 1977 en skyldighet att återskapa den mark som de stör, och det är tänkt att minska riskerna för översvämningar. Men han säger att när han undersöker översvämningar i närheten av gruvor, upptäcker han ofta att företagen tar tekniska eller konstruktionsmässiga genvägar, bland annat genom att felberäkna hur gruvans funktioner kommer att reagera på regn, eller genom att inte installera lämpliga vattenkontroller på vad som är storskaliga förändringar av naturliga landskap.

Det kan ta hundratals år för skogarna att återvända, säger han. ”Du har dessa enorma områden, miljontals hektar, som inte föryngrar sig”, sade Spadaro.

Under de senaste 20 åren, sade han, har det förekommit en rad plötsliga översvämningar i Pigeon Creek. Hydrologer som studerade översvämningen i maj 2009 beräknade att gruvbrytningen hade fått bäcken att bära 51 procent mer vatten då jämfört med förhållandena före gruvbrytningen. De presenterade detta i Mingo County Circuit Court i en rättegång där juryn gav 45 målsägande priser på mellan 1 050 och 100 000 dollar vardera, enligt domstolshandlingar. Det utlöste konfidentiella uppgörelser med dussintals andra.

Samma dag som Mildred Elkins kämpade för att ta sig ut ur sin källare levande, dumpade det ena åskvädret efter det andra 15 centimeter regn på 14 timmar på branta kullar och smala sänkor i östra Kentucky, cirka 60 mil västerut. Små bäckar och vattendrag svällde och svämmade över, och Quicksand Creek i Breathitt County, Kentucky, steg till sin högsta nivå i mannaminne. Myndigheterna räddade hundratals människor från översvämningar.

”Det var en skrämmande tid när man kunde se vattnet komma”, minns James Holbrook, som fortfarande bor på samma gård som översvämmades av den forsande Quicksand Creek. Vattnet ”stod ovanpå telefonlinjen”, säger han. ”Många människor förlorade sina hem. Ett hem flöt ner i floden.”

Holbrook var en av de cirka 70 målsägande som förlikade en rättsprocess från den översvämningen. I det fallet beräknade expertvittnet som arbetade med Spadaro att en dagbrottsanläggning i dess källflöde ökade avrinningen med nästan 30 procent.

Holbrooks advokat, Ned Pillersdorf, sade att han inte kunde avslöja villkoren. Men han sade att fallet var ett av fyra fall under de senaste åren som han hanterat och representerat omkring 300 klienter, alla med liknande omständigheter – kraftiga regn som faller på öppna dagbrott som orsakade översvämningar och utplånade samhällen som var ganska fattiga.

”Spelplanen var att driva dessa fall så snabbt och hårt som vi kunde”, sade Pillersdorf. ”De här människorna var i princip hemlösa.”

”Efter att de hade rivit berget fanns det inget kvar för att fånga upp vattnet”, sade Holbrook om gruvbrytningen. ”Om det har hänt en gång är man alltid orolig för att det kan hända igen.”

Toppfoto: Översvämningsvatten som svepte nerför Pigeon Creek drabbade Eddie Fields hem i Pie, West Virginia, och många av hans grannars hem i maj 2009. Credit: Logan Banner file photo