青藏高原的融冻斜坡为何成片崩塌
多年冻土——全年保持冻结的地层——正在整个青藏高原变暖,地貌也随之作出响应。其中最剧烈的响应之一是溯源热融滑塌。当富含冰的地层暴露并融化时,土壤会坍塌、滑动并向坡下流动;陡峭的后壁随后向坡上后退,疤痕年复一年地扩大。这些滑塌能搬运大量土壤、沉积物和有机碳,影响下游的河流、水质和植被。最近的编目显示,高原上热融滑塌的数量和活跃程度都在上升。
有选择的崩塌
谜题在于它们出现在哪里。变暖范围很广,滑塌却不是。把高原切成10 × 10公里的方格后,排名最靠前的方格——仅占面积的0.17%、0.69%和1.20%——分别容纳了编目中全部滑塌的50%、80%和90%。相邻的斜坡往往表现得截然不同。
没有哪个单一因素能解释这一点。温度、湿度、坡度、地下冰和土地覆盖都有影响,但它们的作用是非线性的,而且因区域而异。中国地质大学(北京)的杨雨婷(Yuting Yang)、梅钢(Gang Mei)及其同事,与西安的长安大学合作,提出要把这些因素放在一起来看。
一张弱化地图
他们的工具是坡面弱化场:一张地图,显示在综合考虑热状况、湿度、土壤、地形、多年冻土、地下冰和土地覆盖条件后,每个坡面相对于所在区域其他坡面的弱化程度。
研究覆盖高原的七个区域,划分为37,749个斜坡单元——即从山脊到沟道的自然坡面——以及从多份已发表编目中汇总的2,672处滑塌。每个单元汇总了五十个环境变量。为避免循环论证,每个区域都经过盲测:其弱化地图仅用另外六个区域构建,而该区域自身的滑塌只在事后用于检验结果。
用数字说话的聚集
在全部七个区域,滑塌本身都高度聚集:
- **37,749个斜坡单元中只有1,342个(3.56%)**含有至少一处滑塌。
- 相邻滑塌之间的距离仅为随机情况下的27%到40%。
- 两个相邻斜坡都有滑塌的情况,比随机情况多4.35到12.12倍。
- 聚集范围延伸2.8到13.7公里。
在不使用滑塌数据的情况下构建的弱化地图,本身也具有空间组织性:弱化斜坡紧挨着其他弱化斜坡,典型距离为1.4到7.6公里,形成连续的高弱化区域,而不是孤立的点。
斜坡在哪里失稳
两种格局相互吻合。有滑塌的斜坡弱化得分中位数为0.694,没有滑塌的为0.548。这种关联在七个区域中的六个为正,在其中五个很强;在一个区域(R1)中则不存在。
在这五个区域中,随着弱化程度的增加,滑塌越来越集中。在最弱的30%斜坡中,滑塌发生率是区域背景水平的2.27到2.76倍;在最弱的10%中,则为3.35到5.09倍。更大、弱化更严重的区域更可能含有滑塌。而在已经滑塌的斜坡周围,邻近斜坡的弱化程度也高于平均水平,这种反差在三圈邻居中一圈一圈地减弱。
作者认为,这就是大范围变暖如何转变为高度选择性崩塌的过程:它经过了局部条件的过滤,滑塌聚集在多种不利条件在连片土地上相互叠加的地方。
一张供监测者使用的地图,而非预报
一个弱化但没有滑塌的斜坡并不是错误。这张地图描述的是长期的预备条件;而地下冰暴露、坡脚侵蚀或异常湿热事件等短期触发因素,决定了滑塌何时开始。由于编目缺乏日期信息,这项研究无法区分二者。
其他局限包括:七个区域都位于青藏高原;关于地下冰和活动层的数据比较粗糙;河岸侵蚀、道路施工、岩石类型和极端事件尚未纳入。即便如此,作者认为它有实际用途:把野外调查、无人机测绘和形变监测集中在弱化最严重、相互连通的斜坡上——尤其是穿越高原的道路和其他基础设施廊道沿线。
