研究人员在“河流涣散”这一危险问题上取得了重大发现，为预测河流何时以及何处可能突然改变路径提供了见解。印第安纳大学的研究人员对被称为“河流涣散”的危险现象进行了重要研究，这项研究有助于预测河流的突然和剧烈变化。这项研究发表在《自然》期刊上，揭示了一种通过灾难性洪水影响人类文明的过程，并继续威胁着全球数百万人。
在印第安纳大学布卢明顿艺术与科学学院地球与大气科学系的博士候选人詹姆斯·“杰克”·吉尔伦的带领下，研究团队首次详细描述了导致河流涣散的条件。合著者包括哈里森·马丁（博士 EAS ’23），目前是加州理工学院的博士后研究员；克拉克·德里斯尔（博士 EAS ’23），现任EVS公司研究员；埃里克·贝尔福特，印第安纳大学布卢明顿的博士后研究员，现在是加州大学河滨分校的教员；以及道格拉斯·埃德蒙兹教授，地球与大气科学系的马尔科姆和西尔维亚·博伊斯地质科学教授。
该团队利用先进的卫星技术分析了某些地形特征如何增加涣散的可能性。“由于植被茂密，评估河流周围的地形可能会很具挑战性且劳动密集，”吉尔伦指出。“我们利用了一种配备激光的全新卫星进行地形测量。”这种称为激光雷达（lidar）技术能够穿透植被，提供准确的地面高度测量。
这项研究引入了一种预测涣散可能发生时机的开创性框架，这是人类数千年来面临的问题。“涣散可能是古代洪水传说的基础，造成了历史上最大规模的洪水，并且今天仍然对数百万人构成威胁，”埃德蒙兹解释道。“随着气候变化改变全球水循环和越来越多的人定居在易受洪水影响的地区，理解和预测涣散至关重要。”
是什么触发了河流涣散？
河流涣散发生在水位高于周围土地时，通常是由于河床沉积物的积累。当这种情况发生时，河流可能会溢出，开辟出一条新的流动路径，造成严重的洪水风险，因为它会淹没未能处理如此大量水的区域。例如，2008年发生在印度北部的科西尔河涣散影响了超过3000万人，导致数百人遇难，并造成超过10亿美元的损失。
历史上，科学家认为涣散主要由两个因素引起：要么是河床高于洪泛区，要么是河流旁边的土地将水流引导成更陡的路径。“我们现在可以使用我们从太空收集的地形数据来实际检验这两种长期存在的理论，”埃德蒙兹说，“我们惊讶地发现这两个要素根据河流的具体情况以不同的方式相互作用。”
涣散的危险预测 – 新的洪水风险映射方法
研究团队评估了全球174次河流涣散的数据，利用卫星图像观察过去几十年中河流的变化。他们的发现表明，涣散在山区和沿海地区比河流中部地区更为频繁。约74％的涣散发生在山前或海岸线附近，这些地区沉积物往往快速积累。
此外，通过使用地形数据，研究人员创建了一种新的模型来划定他们称之为“涣散走廊”的图案——如果河流偏离当前航道，可能采取的路径。这个工具可以帮助政府和规划者确定哪些地区面临突然洪水的高风险，特别是在缺乏有效洪水管理系统的地区。
该研究强调在洪水危害评估中考虑涣散的必要性，这是传统洪水模型通常忽视的一个方面。“标准洪水模型专注于由过量降雨引起的水位上升，但涣散可能在降雨不是主要问题的地区突然发生。这种不可预测性使其特别危险且难以预测，类似于地震，”吉尔伦说道。
对全球南方的影响
这些发现对全球南方——非洲、拉丁美洲和亚洲的欠开发地区——具有特别重要的意义，这些地区的涣散更为频繁且往往致命。在众多情况下，地质因素与基础设施不足相结合，使社区对河流突然变化的脆弱性增加。例如，2010年巴基斯坦印度河的涣散相关洪水影响了超过2000万人。
这个新模型依赖于有限的数据要求，可能使国家能够为与涣散相关的灾难做好准备，从而挽救生命并减少经济后果。通过为科学家、政策制定者和从业者提供对洪水风险的新视角——特别是在气候变化继续改变天气模式并加剧全球洪水威胁的背景下——这项研究提供了重要工具，以理解和减轻与河流涣散相关的风险。
