科達裡是一座鬼城，位於空曠的尼泊爾公路上，這條公路穿過喜馬拉雅山脈最陡峭的山坡。戈爾卡7.8級地震造成近9000人喪生一年後，這個曾經熱鬧的貿易中心看起來像一個戰場，曾經有巨人軍隊在這裡交戰。道路上到處都是生鏽的汽車和卡車，被撞成奇形怪狀。巨大的巨石落在房屋殘骸上。
“這是在一個錯誤的地方建造城鎮的一個很好的例子，”德國地球科學研究中心（GFZ）位於波茨坦的地質學家克里斯汀·庫克說道，她正爬過其中一場摧毀該鎮的滑坡的瓦礫堆。“貫穿科達裡的阿尼科公路對於這類災難並不陌生，尤其是在季風季節。“即使在地震發生之前，它也經常維修和封閉，”尼泊爾加德滿都水致災害防治部門滑坡處處長沙穆克什·阿瑪蒂亞說。“現在的問題是壓倒性的。”
這條公路並不是唯一讓阿瑪蒂亞夜不能寐的事情。地震引發了10,000多次滑坡，這些滑坡阻斷了河流，損壞了房屋、道路和全國各地的其他關鍵基礎設施。破壞並沒有隨著震動而停止（見“致命影響”）。地震嚴重削弱了丘陵地形，現在更容易在強降雨和餘震後滑坡——這種影響可能會持續多年。在最近的季風期間，受滑坡影響的區域大約是平時的十倍。
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《自然》新聞，2016年4月25日 doi:10.1038/532428a
“這對重建來說是一個真正的問題，”加德滿都特里布萬大學的地質學家、尼泊爾國家重建局首席科學家塔拉·尼迪·巴塔拉伊說，該機構是去年成立的，旨在管理重建工作。“在一個不斷變化的地貌中，哪些地方是安全的重建地點？”
為了回答這個問題，地球科學家們正在尼泊爾和其他地震活躍國家為山脈佈線。透過監測山坡的演變，研究人員正在瞭解為什麼強烈的震動會削弱斜坡，使其更容易在餘震或暴雨期間坍塌。從這些研究中獲得的經驗教訓可能有助於確定山體何時何地會崩塌。
其意義超越了地震災後重建。喜馬拉雅國家正面臨著日益增長的滑坡風險，這是由於森林砍伐、道路建設、人口增長和其他迫使人們居住在危險地點的變化造成的。氣候變化可能會因冰川融化和引發越來越極端的降雨而加劇這個問題。“從長遠來看，迫切需要監測風險，”阿瑪蒂亞說。“全國範圍的早期預警系統早已應該建立。”
鳥瞰圖
當庫克駕駛無人機飛過利斯蒂附近的天空時，人群熱切地觀看，利斯蒂是一個坐落在阿尼科公路上方山坡上的小村莊。憑藉其四個螺旋槳，這個小機器人飛過從山脊上傾瀉而下的滑坡疤痕，就像巨大的冰凍瀑布。
無人機上的攝像頭和其他感測器提供的資料讓庫克能夠構建景觀的3D重建模型。她從去年十月開始這項工作，並將在未來幾年內每隔幾個月進行一次測量。她說，透過掃描儘可能多的滑坡災區，“我們將能夠追蹤它們隨時間的變化以及季風的影響”。
這種地表測量將補充追蹤地下情況的研究。離庫克不遠的是她的同事克里斯托夫·安德曼，另一位德國地球科學研究中心的地質學家，他正在維護寬頻地震儀，這是一種測量各種頻率震動的裝置。去年六月，德國地球科學研究中心團隊在50平方公里的滑坡災區安裝了十幾臺這樣的儀器，以及氣象站和河流流量感測器。
對於德國地球科學研究中心的研究人員及其同事來說，地震儀是滑坡研究中相對較新的補充。他們是在一次意外發現後才開始使用感測器的。2003年，安裝在尼泊爾用於研究地殼深層結構的地震臺網，探測到來自附近河流和移動斜坡的高頻噪聲。現在在巴黎地球物理研究所工作的地震學家阿爾諾·伯頓，注意到在尼泊爾中部的一次泥石流之前，噪聲中出現了一系列峰值，那次泥石流造成45人死亡。他和他的同事繼續從該季風季節採集的地震圖中識別出46次泥石流。透過將資料與氣象站的資訊進行比較，該團隊還確定了觸發滑坡所需的降雨量。
研究人員通常使用衛星影像或航空照片來追蹤大範圍的景觀變化，但這些方法的時間解析度相對較差，因為影像是幾天或幾個月拍攝一次。紐約州帕利塞茲拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的地質學家科林·斯塔克說，地震儀每秒拍攝數百次快照，因此它們非常適合監測斜坡的穩定性，他使用全球地震網路研究巨型滑坡。他說，當戰略性地放置地震儀時，也有可能精確定位大面積區域內地震訊號的來源。
“直到最近，我們還不太清楚為什麼地震後更容易發生滑坡，或者斜坡如何隨時間恢復，”斯塔克說。但過去十年的研究表明，地震產生的裂縫會增加未來震動中的震動。猶他州鹽湖城猶他大學的地球物理學家傑弗裡·摩爾說，例如，來自地震臺站的未發表結果表明，在斷裂的斜坡上，地面運動可能高達鄰近未損壞區域的30倍。他說，這意味著較小的餘震可能會在主震中沒有破壞的受損斜坡上引發意想不到程度的滑坡。
在某些情況下，增加的敏感性可能會持續數十年。一項關於1968年紐西蘭7.4級地震的研究發現，在近40年前21公里外發生的7.8級地震影響過的地區，這次地震引發的滑坡比預期的要多。
德國地球科學研究中心的地質學家尼爾斯·霍維烏斯說，遭受地震襲擊的山坡對降雨的敏感性也增加了，他正在領導尼泊爾的研究。他和他的同事發現，在1999年襲擊臺灣的集集7.6級地震後，受災地區降雨引發滑坡的頻率躍升了22倍。“政府清理了廢墟並進行了重建，但幾年後同樣的事情再次發生了，”他說。如果科學家能夠更深入地瞭解控制地震後斜坡行為的機制，那將有助於當局就重建做出更好的決策。
透過分析集集地震和另外三場震源深度和滑動機制相似的地震後的記錄，霍維烏斯和他的同事還發現，這些地點的滑坡率需要長達四年才能恢復到震前水平。
在後續工作中，該團隊挖掘了集集地震發生前安裝的地震儀的資料。這些儀器靠近道路，這使得可以透過測量交通振動在地面中的傳播方式來研究地下特性。他們發現，地震發生後不久，地震波的速度明顯下降。然後，速度逐漸恢復，大致遵循與滑坡率下降相同的軌跡，德國地球科學研究中心的地質學家奧丁·馬克說，他上週在維也納舉行的歐洲地球科學聯盟會議上介紹了這些結果。在同一時期，發生了頻繁的、小的地表位移——據推測是由地震後地殼的緩慢蠕動運動引起的，這個過程被稱為震後形變。
研究人員懷疑，地震發生前，地下物質像盒子裡的珠子一樣緊密地堆積在一起。強烈的地面震動導致顆粒狀物質膨脹，開啟孔洞和裂縫，使地面密度降低。“這就是為什麼地震波以較低的速度傳播，”霍維烏斯說。震後形變導致開口被填滿，地下沉積物再次變得緻密。“這是景觀的內部癒合過程，”他說。
戈爾卡地震後收集的資料支援了這一點。初步結果表明，地震發生後，靠近地表的地震波速度急劇下降，河流流量增加了50%。安德曼說，這印證了地震在地表下打開了孔洞和裂縫的觀點，這使得地下水可以更自由地透過裂縫洩漏，他過去十年一直在監測該地區的河流流量和泥沙輸移。
這些發現提出了一種預測滑坡的方法。回顧他們的資料，研究人員能夠識別出去年七月一次重大滑坡發生前地震訊號的峰值。“這些前兆代表了一系列最終導致破壞的過程，”霍維烏斯說。“這些前兆活動的發生率有系統地增加，直到整個地形坍塌。”
德國地球科學研究中心團隊還發現，當斜坡被浸透且孔隙空間充滿水時，地震波在地下傳播得更快。“我們可以使用地震感測器看到降雨的影響以多快的速度傳播到地下和穿過地下，”霍維烏斯說。這有效地繪製了地下水流動的地圖，地下水流動是山坡強度的關鍵因素。藉助地震資料，研究人員可以模擬斜坡穩定性的物理特性，並監測可能引發滑坡的地面特性變化。
近原子彈爆炸
在尼泊爾北部朗當村，60米深的瓦礫堆為改進滑坡預報提供了充分的動力。在去年的地震中，冰和岩石的混合物從數千米高的地方墜落到谷底——其衝擊力釋放的能量相當於廣島原子彈的一半。滑坡掩埋了朗當和附近的村莊，造成近400人死亡或失蹤。
研究小組一直在競相瞭解雪崩的起點以及該地區是否仍然存在風險。一項研究發現在海拔6,800米至7,200米之間的5個起始點，沿著3公里長的山脊，地震在那裡震動了冰雪和冰川。這些冰雪和冰川順著山坡傾瀉而下，沿途捲起岩石。
大約700萬立方米的碎屑填滿了谷底，另有1000萬立方米的碎屑仍然不穩定地堆積在海拔5000米以上的山坡上。地震一年後，山谷中經常回蕩著落石和山坡移動的聲音——提醒人們仍然存在的危險。
加拿大不列顛哥倫比亞省喬治王子城森林和山脈部的冰川學家馬滕·吉爾特斯瑪說，朗當案例與阿拉斯加和阿爾卑斯山脈日益常見的岩石雪崩具有共同特徵。在所有這些地方，冰川都在迅速退縮，留下裸露的岩石山坡，容易發生破壞。他說，高海拔地區的變暖可能會導致冰凍的基岩融化，使其更容易滲透融水並削弱岩石。“氣候變化可能已經為這場災難做好了準備。”
在尼泊爾的高風險地點，研究人員正在結合地震學和其他技術，觀察山坡變得不穩定的跡象。在面向利斯蒂的陡峭山坡上，地震導致山脊的下部下沉，形成了一個5米寬的裂口，沿著山脈延伸約2公里。尼泊爾國家地震技術協會（NEST）執行主任阿莫德·迪克西特說，這個巨大的裂縫和附近許多較小的裂縫對山下居民點構成嚴重威脅。“必須密切監測它們。”
去年八月，英國杜倫大學的地質學家尼克·羅瑟和他的同事在整個斜坡的十個地點安裝了一系列儀器——包括用於監測裂縫變化的應變計、用於測量地面振動的加速度計和雨量計。資料被傳送到NEST的伺服器，讓研究人員即時跟蹤裂縫是否正在張開或收縮，以及它們如何響應降雨。
雖然它還不是一個完全成熟的早期預警系統，但該裝置可以識別可能導致斜坡破壞的重大變形跡象。羅瑟說，值得慶幸的是，“裂縫目前沒有擴大”。任何迫在眉睫的危險都會向居民點發出警報，他補充道。
研究人員正在使用來自野外和實驗室斜坡材料實驗的資訊，試圖確定什麼樣的地面變形和降雨會導致滑坡。“這對於設定觸發警報的標準至關重要，”他說。
杜倫感測器位於德國地球科學研究中心地震陣列覆蓋的區域內，因此這些團隊將共享他們的現場資料。他們說，結合衛星影像和其他測量資料，這些資訊將為人們提供前所未有的洞察力，瞭解山脈正在如何變化，以及這可能對當地社群造成的危險。
在利斯蒂，庫克擔心無人機在高山峽谷上方發現的大量碎屑。地震鬆動了大量的岩石和土壤，但大部分沒有完全到達底部。“它們只是堆積在山坡上，”庫克指著她遙控螢幕上的一個質量體說。這些物質可能會在暴雨中全部傾瀉下來——就像上次季風期間發生的那樣。“它們是等待爆炸的定時炸彈。”
本文經許可轉載，並於2016年4月25日首次發表。