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一提到泥石流,许多人会立刻联想到多雨的山区地带,仿佛这种灾害天生就与湿润气候绑定。然而事实是,干旱与半干旱区域的泥石流更具欺骗性与破坏力——它们往往在毫无征兆的情况下突然爆发,来势凶猛,后果惨烈。

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根据中国地质调查局的研究分析,这些地区山体陡峭、植被覆盖率极低,岩石长期暴露于风化作用之下,结构早已破碎松散。加之长时间缺水导致地表干裂,土体凝聚力严重下降,一旦遭遇短时强降水或大量冰川融水涌入沟谷,原本静止的碎屑物质便会迅速液化,形成高密度、高速度的泥石流,沿着地形通道倾泻而下,吞噬沿途一切。

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2010年甘肃舟曲发生的特大型泥石流便是活生生的例证:超过180万立方米的泥沙碎石瞬间冲入城区,造成重大人员伤亡和基础设施损毁。这一事件揭示了一个被忽视的事实:在全球广袤的干旱地带,类似的潜在威胁从未消失,且随时可能重演。

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这类隐藏在干涸土地下的“隐形杀手”从不发出警告。它不像台风有路径预报,也不像地震尚可依靠仪器捕捉前震信号。那么,我们如何才能提前发现它的蛛丝马迹?又该如何科学规避其致命冲击?这是摆在全球防灾体系面前的一道难题。

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要实现对旱区泥石流的有效监控,难度堪比登天。传统手段中,依赖人工实地踏勘的方式耗时耗力,在新疆南天山等偏远无人区,许多沟壑根本无路可通,数据采集全靠科研人员徒步跋涉,不仅效率低下,还存在人身安全风险。

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尽管现场布设传感器系统能够获取精准的雨量、泥位等实时参数,但这类设备造价高昂,维护成本大,需定期检修供电与通信链路,在幅员辽阔、交通不便的干旱地区难以实现规模化覆盖。

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据中国科学院成都山地灾害与环境研究所披露,以往完成一次区域性泥石流风险评估,往往需要数月时间筹备与执行,投入资金巨大。正因如此,许多经济欠发达地区的灾害防御能力长期滞后,成为防灾链条中最脆弱的一环。

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面对这一困局,科技带来了转机。由中国科学院成都山地所崔鹏院士领衔的团队,创新研发出一套融合多源信息的智能评估技术体系,将卫星遥感影像、数字高程模型(DEM)与人工智能图像识别深度融合,构建起全新的监测预警机制。

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其中,光学与雷达卫星可全天候穿透云层,远距离获取目标区域的地貌特征、植被分布及水系格局;DEM则提供厘米级精度的三维地形数据,清晰描绘出沟道走向、坡度变化与堆积扇形态;AI算法作为系统的“智慧中枢”,能自动解析海量遥感图像,精准提取泥石流关键地貌标志,如物源区、流通区和堆积区。

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该技术的核心在于提出了一项名为“规模-活动性复合指数”(SAC指数)的原创量化指标。研究团队运用主成分分析法,综合考量沟道密度、扇体面积、最大临界剪切应力、历史事件频率等多项因子,将其归一化处理后生成一个反映泥石流活跃程度的综合数值。

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尤为先进的是,这套系统具备动态权重调节功能。例如,在以冰川融水为主要触发机制的南天山区域,“融水量”参数的权重会被自动提升至30%;而在甘肃河西走廊这类暴雨驱动型区域,“降雨强度”的影响权重则上调至25%,真正实现了因地制宜、因势利导的精准判别。

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理论是否成立,必须经受实践检验。崔鹏团队选择新疆南天山托木尔冰川周边6751平方公里的复杂山区作为试验场。这里地处内陆干旱带,地形起伏剧烈,泥石流频发,是验证新技术的理想场所。

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通过生成SAC指数空间分布图,研究人员发现南天山南部的泥石流活动强度显著高于北部,而这一差异与区域内冰川的空间分布高度一致——南部拥有更多现代冰川,持续释放融水,为泥石流提供了充足的水源条件,一旦叠加松散物源,极易引发灾害。

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更令人振奋的是,在强降雨过程中,系统能敏锐感知“融水+降水”的叠加效应,提前识别出活动性急剧上升的风险区域,预警时间比传统方法提前了3到5天,极大提升了应急响应窗口。

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南天山的成功应用只是起点,这项技术的价值正在全球范围内显现。在尼泊尔喜马拉雅山南麓的旱区,当地防灾机构采用轻量化版本的技术方案,仅使用15米分辨率的普通卫星影像和基础地形数据,一周内便圈定出18处高风险沟谷,成本仅为传统调查方式的十分之一。

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随后发生的三次小型泥石流中,因提前部署了避险措施和简易拦挡工程,损失减少了约八成。在非洲尼日尔的极端干旱地带,研究团队调整了“植被覆盖度”“土壤含水量”等参数的基准阈值后,SAC指数的识别准确率仍稳定在89%,与在中国境内的表现基本相当。

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对于我国广大的西北旱区而言,这项技术无疑构筑起一道坚实的“安全防线”。其高效性显而易见:每当新一期卫星数据更新,AI系统可在几小时内完成整个区域的风险建模,相较人工调查节省数周时间。

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经济优势同样突出——无需大规模铺设硬件设备,只需调用公开或商业卫星资源即可开展作业,特别适合财政紧张、技术力量薄弱的边远基层单位。目前,在甘肃、青海等地的部分乡镇防灾站点,工作人员经过短期培训后,利用普通笔记本电脑即可运行简化版分析程序,真正实现了技术下沉与普惠应用。

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从长远视角看,这项技术正在深刻改变全球旱区灾害管理的格局。2024年,联合国减灾署正式将SAC指数列入《全球旱区灾害监测推荐技术清单》,并计划在2025至2027年间向50个发展中国家推广该技术框架,助力提升其抗灾韧性。

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与此同时,中方团队积极推动跨国合作机制建设。2024年夏季,天山跨境流域的SAC指数在48小时内由0.6跃升至0.9,触发高级别警报。得益于已建成的中哈联合监测平台,两国相关部门同步接收到预警信息,迅速组织边境村落居民转移,成功避免了一场可能的跨境灾害危机。

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如今,这项源自中国的创新成果已走出实验室,从国内的昆仑山脉延伸至非洲萨赫勒草原,从一项区域性解决方案逐步演化为国际通用的技术标准,成为守护全球干旱地区民众生命财产安全的重要工具。

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归根结底,旱区泥石流防治的关键在于“早识别、早撤离”。崔鹏院士团队开发的技术,犹如为大地装上一双能穿透地表的“透视之眼”,让那些潜伏在荒芜山野中的危险沟道无所遁形,推动防灾模式由“事后救援”全面转向“事前防控”。

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对于生活在高风险区的居民来说,这意味着他们不再需要在暴雨突袭时仓皇逃命;对于一线防灾工作者而言,这提供了科学调配资源、锁定重点区域的决策依据。

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随着遥感技术不断升级、AI算法持续优化,相信这套融合中国智慧的灾害评估体系将惠及更多国家和地区,也为全球应对气候变化带来的极端灾害挑战,贡献一份坚实可靠的中国方案。