Published January 5, 2024 | Version v1
Publication Open

Geospatial analysis of soil erosion and associated geomorphic hazards to avert increasing disaster risk in environmentally stressed eastern Himalaya region

Creators

  • 1. Nagaland University

Description

Abstract Geo-environmentally, the eastern Himalaya region is highly vulnerable to erosion and soil loss geomorphic hazard due to humid tropical to humid sub-temperate climate (receives 1600-3200mm mean rainfall), young and highly erodible rock formations (mainly comprised of sandstones, siltstones and shales), fragmented reshaping geomorphology, high erodibility of surface and sub-surface soils. Despite that, anthropogenic activities have been enhancing this geo-environmental vulnerability to erosion hazard through rapid unplanned urbanization with associated infrastructural development in urban to suburban areas and shifting cultivation practices in rural areas. Addressing this burning environmental problem, a geospatial technology-based case study of the Kohima district, Nagaland state (India) from eastern Himalaya is presented here. Various experiential models are available for computing soil erosion; however, a Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) integrated with the GIS framework was applied in the current study due to its robustness and high accuracy level. Five key RUSLE factors such as erosivity of rainfall (RE), erodibility of soil (ES), erodibility of rock (ER), slope length (LS), crop management (CM) and conservation practice (CP) were calculated using required data sets in a GIS environment. RE ranges between 648.12–1294.15 MJ mm/ha/h/year, ES varies minimum of 0.10 to a maximum of 0.41 among the existing 15 classes of soils, ER factor values ranges 0.01–0.04, LS factor values range between 0 and 1.22, CM factor values vary from a minimum of 0.0 for dense forest area to maximum 1.80 for buildup areas whereas the CP value varies 0.1–1.0 across the study region to land use/cover pattern. The accumulated impact of these erosion and soil loss factors resulted in a quite higher average rate (about 16 t/ha/year) than the threshold value of soil erosion (< 10 t/ha/year). This value ranges from 1–92.18 t/ha/year and poses. Thus, it has been essential to minimize the high rate of erosion through intensifying CP factors at the government level, community level and even individual level by adopting scientific crop patterns, agro forestry and reforestation programs. If these necessary actions were not taken timely, it may lead to other erosion-induced geomorphic hazards such as land degradation, mass movement, landslides, slope failure etc.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

مجردة جغرافيًا وبيئيًا، فإن منطقة الهيمالايا الشرقية معرضة بشدة للتآكل وفقدان التربة بسبب المناخ الاستوائي الرطب إلى المناخ شبه المعتدل الرطب (يستقبل متوسط هطول الأمطار 1600-3200 مم)، والتكوينات الصخرية الفتية والقابلة للتآكل بدرجة كبيرة (تتكون أساسًا من الأحجار الرملية والأحجار الطينية والصخر الزيتي)، وإعادة تشكيل الجيومورفولوجيا المجزأة، وقابلية التآكل العالية للتربة السطحية وتحت السطحية. على الرغم من ذلك، عززت الأنشطة البشرية هذا الضعف الجغرافي البيئي أمام مخاطر التعرية من خلال التحضر السريع غير المخطط له مع تطوير البنية التحتية المرتبطة به في المناطق الحضرية إلى الضواحي وممارسات الزراعة المتنقلة في المناطق الريفية. لمعالجة هذه المشكلة البيئية المحترقة، يتم هنا تقديم دراسة حالة قائمة على التكنولوجيا الجغرافية المكانية لمنطقة كوهيما، ولاية ناغالاند (الهند) من شرق الهيمالايا. تتوفر نماذج تجريبية مختلفة لحساب تآكل التربة ؛ ومع ذلك، تم تطبيق معادلة عالمية منقحة لفقدان التربة (RUSLE) مدمجة مع إطار نظم المعلومات الجغرافية في الدراسة الحالية بسبب متانتها ومستوى دقتها العالي. تم حساب خمسة عوامل RUSLE رئيسية مثل تآكل هطول الأمطار (RE)، وقابلية تآكل التربة (ES)، وقابلية تآكل الصخور (ER)، وطول المنحدر (LS)، وإدارة المحاصيل (CM) وممارسات الحفظ (CP) باستخدام مجموعات البيانات المطلوبة في بيئة نظم المعلومات الجغرافية. تتراوح RE بين 648.12–1294.15 ميجا جول ملم/هكتار/ساعة/سنة، وتتراوح ES بين 0.10 كحد أدنى و 0.41 كحد أقصى بين 15 فئة موجودة من التربة، وتتراوح قيم عامل ER بين 0.01–0.04، وتتراوح قيم عامل LS بين 0 و 1.22، وتتراوح قيم عامل CM من 0.0 كحد أدنى لمساحة الغابات الكثيفة إلى 1.80 كحد أقصى للمناطق المتراكمة في حين تتراوح قيمة CP بين 0.1–1.0 عبر منطقة الدراسة إلى نمط استخدام الأراضي/الغطاء. أدى التأثير المتراكم لعوامل التعرية وفقدان التربة هذه إلى معدل متوسط أعلى بكثير (حوالي 16 طن/هكتار/سنة) من قيمة عتبة تعرية التربة (< 10 طن/هكتار/سنة). تتراوح هذه القيمة من 1–92.18 طن/هكتار/سنة وتشكل. وبالتالي، كان من الضروري تقليل معدل التآكل المرتفع من خلال تكثيف عوامل حماية الطفل على المستوى الحكومي ومستوى المجتمع وحتى على المستوى الفردي من خلال اعتماد أنماط المحاصيل العلمية والحراجة الزراعية وبرامج إعادة التحريج. إذا لم يتم اتخاذ هذه الإجراءات اللازمة في الوقت المناسب، فقد يؤدي ذلك إلى مخاطر جيومورفية أخرى ناجمة عن التآكل مثل تدهور الأراضي والحركة الجماعية والانهيارات الأرضية وفشل المنحدرات وما إلى ذلك.

Translated Description (French)

Résumé Géo-environnementalement, la région orientale de l'Himalaya est très vulnérable à l'érosion et au risque géomorphologique de perte de sol en raison du climat tropical humide à subtempéré humide (reçoit des précipitations moyennes de 1 600 à 3 200 mm), des formations rocheuses jeunes et hautement érodables (principalement composées de grès, de siltstones et de schistes), de la géomorphologie de remodelage fragmentée, de l'érodabilité élevée des sols de surface et souterrains. Malgré cela, les activités anthropiques ont renforcé cette vulnérabilité géo-environnementale au risque d'érosion grâce à une urbanisation rapide et non planifiée avec le développement des infrastructures associées dans les zones urbaines vers les zones suburbaines et le déplacement des pratiques culturales dans les zones rurales. Pour résoudre ce problème environnemental brûlant, une étude de cas basée sur la technologie géospatiale du district de Kohima, dans l'État du Nagaland (Inde), dans l'est de l'Himalaya, est présentée ici. Divers modèles expérientiels sont disponibles pour calculer l'érosion des sols ; cependant, une équation universelle révisée de perte de sol (RUSLE) intégrée au cadre SIG a été appliquée dans la présente étude en raison de sa robustesse et de son niveau de précision élevé. Cinq facteurs clés de RUSLE tels que l'érosivité des précipitations (ER), l'érodabilité du sol (ES), l'érodabilité de la roche (ER), la longueur de la pente (LS), la gestion des cultures (CM) et les pratiques de conservation (CP) ont été calculés à l'aide des ensembles de données requis dans un environnement SIG. Le RE varie entre 648,12 et 1294,15 MJ mm/ha/h/an, le ES varie d'un minimum de 0,10 à un maximum de 0,41 parmi les 15 classes de sols existantes, les valeurs du facteur RE varient de 0,01 à 0,04, les valeurs du facteur LS varient de 0 à 1,22, les valeurs du facteur CM varient d'un minimum de 0,0 pour les zones forestières denses à un maximum de 1,80 pour les zones d'accumulation, tandis que la valeur du CP varie de 0,1 à 1,0 dans la région d'étude en fonction du modèle d'utilisation/couverture des terres. L'impact cumulé de ces facteurs d'érosion et de perte de sol a entraîné un taux moyen assez supérieur (environ 16 t/ha/an) à la valeur seuil de l'érosion des sols (< 10 t/ha/an). Cette valeur varie de 1-92,18 t/ha/an et pose. Ainsi, il a été essentiel de minimiser le taux élevé d'érosion en intensifiant les facteurs de PC au niveau gouvernemental, communautaire et même individuel en adoptant des modèles de cultures scientifiques, des programmes d'agroforesterie et de reboisement. Si ces mesures nécessaires n'ont pas été prises en temps opportun, cela peut entraîner d'autres risques géomorphologiques induits par l'érosion tels que la dégradation des terres, les mouvements de masse, les glissements de terrain, la rupture des pentes, etc.

Translated Description (Spanish)

Resumen Geoambientalmente, la región oriental del Himalaya es altamente vulnerable a la erosión y al riesgo geomórfico de pérdida de suelo debido al clima tropical húmedo a subtemplado húmedo (recibe precipitaciones medias de 1600-3200 mm), formaciones rocosas jóvenes y altamente erosionables (principalmente compuestas de areniscas, limolitas y lutitas), geomorfología de remodelación fragmentada, alta erosionabilidad de los suelos superficiales y subsuperficiales. A pesar de eso, las actividades antropogénicas han aumentado esta vulnerabilidad geoambiental al peligro de erosión a través de una rápida urbanización no planificada con el desarrollo de infraestructura asociado en áreas urbanas a suburbanas y el cambio de prácticas de cultivo en áreas rurales. Abordando este ardiente problema ambiental, se presenta aquí un estudio de caso basado en tecnología geoespacial del distrito de Kohima, estado de Nagaland (India) desde el este del Himalaya. Se dispone de varios modelos experimentales para calcular la erosión del suelo; sin embargo, en el estudio actual se aplicó una Ecuación Universal de Pérdida de Suelo Revisada (RUSLE) integrada con el marco SIG debido a su robustez y alto nivel de precisión. Cinco factores clave de RUSLE, como la erosividad de la lluvia (RE), la erosionabilidad del suelo (ES), la erosionabilidad de la roca (ER), la longitud de la pendiente (LS), el manejo de cultivos (CM) y la práctica de conservación (CP) se calcularon utilizando los conjuntos de datos requeridos en un entorno SIG. La RE varía entre 648.12-1294.15 MJ mm/ha/h/año, la ES varía de un mínimo de 0.10 a un máximo de 0.41 entre las 15 clases de suelos existentes, los valores del factor ER varían de 0.01–0.04, los valores del factor LS varían entre 0 y 1.22, los valores del factor CM varían de un mínimo de 0.0 para el área de bosque denso a un máximo de 1.80 para las áreas de acumulación, mientras que el valor de CP varía de 0.1–1.0 en toda la región de estudio para el patrón de uso/cobertura del suelo. El impacto acumulado de estos factores de erosión y pérdida de suelo resultó en una tasa promedio bastante más alta (alrededor de 16 t/ha/año) que el valor umbral de erosión del suelo (< 10 t/ha/año). Este valor oscila entre 1-92,18 t/ha/año y poses. Por lo tanto, ha sido esencial minimizar la alta tasa de erosión mediante la intensificación de los factores de CP a nivel gubernamental, comunitario e incluso individual mediante la adopción de patrones de cultivos científicos, agroforestería y programas de reforestación. Si estas acciones necesarias no se tomaron a tiempo, puede conducir a otros peligros geomórficos inducidos por la erosión, como la degradación de la tierra, el movimiento de masas, los deslizamientos de tierra, la falla de los taludes, etc.

Files

latest.pdf.pdf

Files (5.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:bbe9f8cf7fd2289bdb02e903c9a27632
5.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحليل الجغرافي المكاني لتآكل التربة والمخاطر الجيومورفية المرتبطة بها لتجنب زيادة مخاطر الكوارث في منطقة الهيمالايا الشرقية المجهدة بيئيًا
Translated title (French)
Analyse géospatiale de l'érosion des sols et des risques géomorphologiques associés pour éviter l'augmentation des risques de catastrophe dans la région de l'Himalaya oriental soumise à des contraintes environnementales
Translated title (Spanish)
Análisis geoespacial de la erosión del suelo y los peligros geomórficos asociados para evitar el aumento del riesgo de desastres en la región oriental del Himalaya con estrés ambiental

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4390607973
DOI
10.21203/rs.3.rs-3826948/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W4226382298 (Other)
https://openalex.org/W3184388016 (Other)
https://openalex.org/W2789740025 (Other)
https://openalex.org/W2584495289 (Other)
https://openalex.org/W2467703615 (Other)
https://openalex.org/W2462227254 (Other)
https://openalex.org/W2356567217 (Other)
https://openalex.org/W2257866131 (Other)
https://openalex.org/W2009722041 (Other)
https://openalex.org/W1728792544 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1003133346
  • https://openalex.org/W1509567451
  • https://openalex.org/W1564385744
  • https://openalex.org/W1964881980
  • https://openalex.org/W1969727186
  • https://openalex.org/W1986951503
  • https://openalex.org/W1991714985
  • https://openalex.org/W2014548490
  • https://openalex.org/W2017250811
  • https://openalex.org/W2025890948
  • https://openalex.org/W2037979994
  • https://openalex.org/W2071079824
  • https://openalex.org/W2075818224
  • https://openalex.org/W2102313023
  • https://openalex.org/W2335258106
  • https://openalex.org/W2594551716
  • https://openalex.org/W2599830322
  • https://openalex.org/W2884081180
  • https://openalex.org/W4283818586
  • https://openalex.org/W4288400169
  • https://openalex.org/W4327936202
  • https://openalex.org/W4328136896
  • https://openalex.org/W4376862737
  • https://openalex.org/W4382793509
  • https://openalex.org/W4386620638
  • https://openalex.org/W4386693027
  • https://openalex.org/W4386839674
  • https://openalex.org/W4388629174