自然界中普遍存在每年僅有一指寬至幾英尺緩慢移動的山體滑坡。它們通常是在土壤和岩石富含黏土、季節性降水較多的地區被探測到的,而且它們可能需要幾個月到幾年甚至幾個世紀的時間來發展。然而,它們也可能帶來突然的爆炸性災難。從加州沿海到中國的三峽大壩,數以千計的山體滑坡正在流動、滑落、翻倒和下滑。但是,我們還未深入了解這些隱秘的地質現象是如何對城市發展做出回應。
現在,一個國際研究小組將衛星和檔案圖像結合起來,展示了一個非洲城市不斷變化的用水量是如何影響地表附近和下面土地的運動。
這項新的研究以剛果民主共和國的一個山坡城市 Bukavu 為目標。研究人員指出,Bukavu 是發展中世界許多城市的象徵,這些城市在構造活躍的地貌上經歷了快速和無計畫的增長。這個城市最初是沿著一個平坦的湖岸線建立的,持續往陡峭的山坡上擴展。一直以來,Bukavu 部分地區由於地表運動,經歷了緩慢的、持續的基礎設施破壞。
其中一個活躍區是 Funu 社區,那裡有8萬人生活在緩慢移動的山體滑坡之上,他們多住在品質很差的房屋裡,每年連續移動的山體滑坡高達3米 (9英呎)。
為了測量土地運動,研究小組分析了歐洲太空總署的 Sentinel-1 衛星和義大利太空總署的 COSMO-SkyMed 衛星所收集的雷達資料,發現土地運動的測量結果與一些山體滑坡的觸發因素有關,如降雨、地震和城市發展。
為了更直觀地瞭解 Bukavu在最近幾十年的變化,研究小組還調閱比利時中非皇家博物館存檔的 70 年航空照片 (1947 至 2018 年)。這些圖片記錄了一個如雨後春筍般的城市景觀。增長的一個原因是人們在逃離該地區的災害,Bukavu 被視為一個安全的避難所。
研究人員專注於過去 4 年半中每週的滑坡運動,發現降雨、構造活動和城市發展都在不同季節和年份的滑坡行為中起作用。但是最重要的因素是水徑流。
美國太空總署 NASA 噴氣推進實驗室的滑坡科學家、本研究的共同作者Alexander Handwerger說:「作為第一次,我們能夠記錄一個城市的發展和一個緩慢移動的滑坡的加速之間的明確聯繫。我們認為這是由斜坡水文的變化---水流入那裡的方式---驅動的,而不是上面的房屋的額外重量。」
水通過滲入岩石的孔隙來削弱岩石。在城市環境中,諸如道路、暴雨排水管和破裂的管道等基礎設施可以極大地改變水流,浸泡且破壞斜坡的部分穩定性。這是個不斷自行增強的迴圈。水流改道削弱了斜坡,這反過來又破壞了管道基礎設施,使更多的水釋放到岩石中。
與每年造成數千人傷亡和數十億美元損失的高速滑坡 (如泥石流或岩漿) 相比,緩慢移動的滑坡對人類生命構成的威脅較小。但是,一寸一寸,一年一年,它們可以造成越來越大的破壞。它們也被認為會加劇災難的發生。最近的一個例子是 2017 年加州大蘇爾附近的泥溪山體滑坡,它使大約 600 萬立方碼 (500萬立方米) 的岩石和碎片橫跨加州一號公路。
研究人員說,大家應該更關注緩慢移動的山體滑坡,因為目前城市增長的速度和規模在人類歷史上是前所未有的。當人口遷移到山坡等潛在的不安全地貌時,更多人將暴露在這些自然危害之下。瞭解城市擴張如何影響地球表面對規劃和減輕社區的風險至關重要。
該研究的主要作者、比利時皇家自然科學研究所的科學家Antoine Dille說:「研究的注意力通常集中在位於高收入、高緯度國家的山體滑坡上,其實山體滑坡也同樣的影響著熱帶地區,那裡正在發生極迅速的變化,如人口增長和環境退化。」
一項定於 2024 年發射的太空任務將可以提供更好的資訊。美國國家太空總署-印度空間研究組織的合成孔徑雷達 (NISAR) 任務將觀察世界各地的地表變化,精確度可達幾分之一英寸。這些資料將説服科學家和政策制定者,通過更好地監測滑坡、地震、火山爆發和其他自然災害有關的細微運動來保護生命和財產。
2023.02.05 NASA earth observatory by Sally Younger/NASA’s Earth Science News Team