灾前并非毫无征兆？卫星雷达数据揭示尼泊尔冰川—岩体加速迹象

对灾前Sentinel-1卫星雷达数据的初步回溯分析显示，尼泊尔–中国西藏边境附近后来发生崩塌的冰川–岩体系统，在灾前数周已出现加速形变迹象。研究人员强调，这些信号无法直接给出崩塌时间，却可能帮助筛查需要进一步监测的高风险区域。真正有效的预警还需要把坡体失稳、堵江、临时湖泊及下游洪水作为相互关联的级联过程进行评估。

山洪冲毁了许多建筑物，使村庄被泥浆和瓦砾覆盖。图片来源：Arun Sankar/法新社（经Getty发布）

8月26日，尼泊尔–中国西藏边境附近发生大规模岩石和冰体崩塌，并触发灾难性山洪。截至原报道发稿时，灾害已造成1000多人死亡，另有4000多人失踪。

灾害发生后，美国弗吉尼亚理工大学地球物理学家Manoochehr Shirzaei回溯分析了欧洲航天局Sentinel-1卫星在灾前获取的雷达数据。他发现，在后来发生崩塌的区域附近，冰川及其下方岩体在灾前数周已经出现运动，而且临近潜在失稳区的冰体和岩体存在加速形变迹象。

这并不意味着卫星在灾前已经发出了预警。相关异常是研究人员在灾害发生后回看既有观测数据时识别出来的，而且目前分析仍属初步结果。

更重要的是，这一发现提示了一种可能：即使现有技术还难以准确预测冰川–岩体系统会在什么时候崩塌，卫星雷达仍可能帮助研究人员更早识别正在出现异常变化的山区，将其列为需要进一步关注和密集监测的高风险区域。

灾难如何开始，目前仍未完全确定

此次事件最初究竟是如何启动的，仍不清楚。

一种可能是，大规模岩石滑坡首先发生，并将上方部分冰川拖拽下坡；另一种可能则是冰川率先失稳，随后造成岩体不稳定并演变为滑坡。

因此，目前更稳妥的说法是：一个高海拔冰川–岩体系统发生了突然失稳。

这也解释了为什么此次灾害格外难以预判。相比之下，极端降雨以及已知冰川湖水位逐渐上升，都属于目前相对更常规的监测对象。而偏远高山地区的冰川和岩质斜坡不仅交通困难、地面仪器稀少，也普遍缺乏连续观测。

更棘手的是，许多冰川和岩质斜坡本身就会持续运动，却并不会最终发生崩塌。

因此，仅仅发现“山体在移动”远远不够。真正值得关注的是：这种运动是否正在发生异常变化。

距灾害仅7天，卫星雷达记录到了什么？

研究人员分析了Sentinel-1卫星从1月8日至8月18日获取的雷达数据。最后一次观测距离8月26日灾害发生仅7天。

分析显示，在表观崩塌区附近，冰川–岩体系统存在向坡下运动的形变信号，局部速度约为每月10 mm。

单看这个速度，并不会立即引起警报。

冰川本身的运动速度可以达到每年约10～200 m。因此，如果一个坡面长期以每月10 mm左右的速度稳定形变，这一数值本身并不足以表明危险正在迫近。

在这次回溯分析中，相比绝对速度，研究人员更关注的是形变是否出现加速。

初步结果显示，潜在失稳区附近的岩石和冰体在灾害发生前出现了加速迹象。这意味着坡体形变速率正在变化，而不是维持原有的稳定运动状态。

不过，加速并不等于“马上要崩”。

Shirzaei明确指出，仅凭这一信号，并不能在灾前得出“崩塌即将发生，立即撤离”的判断。更现实的意义是：如果这些异常能够被及时识别，该区域可能会被标记为需要重点关注的“热点”，从而启动更密集的监测。

目前这些结果仍需进一步验证。研究团队正在将灾前形变模式与灾后的现场影像进行比较，同时还需要排除其他可能解释。

现有预警体系，主要针对冰川湖风险

高山地区并非没有预警系统，但现有实践更多聚焦于冰川湖溃决洪水，而不是直接预测冰川–岩体系统的灾难性崩塌。

例如，在中国西藏Cirenmaco冰川湖，研究人员建立了一套综合监测系统，可以跟踪湖泊水位、冰岩崩塌以及下游径流等变量，并通过卫星和移动通信实时传输信息，以识别潜在前兆并向下游社区发出预警。

尼泊尔也已有类似经验。Khumbu地区的一些冰川湖风险预警系统配备了水位传感器、气象站和自动警报装置。

但目前仍普遍缺乏的是另一类系统：在区域尺度上持续利用卫星筛查冰川和岩质斜坡的异常形变与加速，并把这些信息进一步连接到雪崩、滑坡、堵江和下游洪水风险评估中。

8月26日的灾害说明，单独监测某一个环节可能并不够。

危险并不只是“冰川问题”，也不是单纯的“洪水问题”。一个失稳坡体可能崩塌进入河谷、堵塞河流、形成或释放水体，最终在数十公里以外造成破坏性洪水。

因此，真正有效的预警不能只监测某一个环节，而需要把坡体形变、地形条件、堵江可能性和下游暴露度纳入同一套级联风险评估。

从区域筛查到重点监测，预警需要“分层”

研究人员认为，这类早期预警系统不能依赖单一传感器，而应采用分层方式。

第一层可以由卫星雷达承担大范围筛查。

Sentinel-1等遥感卫星能够反复测量大片山区的地表形变，而且可以在夜间和有云条件下工作。自动化算法则有望从大范围数据中识别运动异常的坡体或冰川边缘，尤其是出现统计学显著加速的区域。

一旦某个区域表现出异常，监测强度就可以进一步提高。

研究人员可以调用更高分辨率的商业雷达和光学卫星；在条件允许的情况下，还可以部署相机、地震传感器等地面设备，对潜在失稳区域进行更密集的观测。

但识别出一个不稳定的冰川–岩体系统，只解决了一半问题。

关键不只是“会不会崩”，还要判断“崩了以后会怎样”

并非所有冰川或岩体崩塌都会造成严重下游灾害。

一个规模较小的崩塌，如果发生在孤立盆地，可能几乎没有明显下游影响；但类似规模的崩塌若进入狭窄河谷、堵塞河道并形成临时湖泊，就可能触发破坏性级联事件。

因此，一个真正可运行的系统还需要把形变监测、地形模型、河流堵塞分析和下游暴露度结合起来。

这样，管理部门才有可能区分：一座虽然存在运动、但未必构成显著下游威胁的冰川，与一座一旦失稳便可能引发危险雪崩、滑坡坝或洪水的冰川–坡体系统。

跨境高山灾害，还需要信息快速共享

此次事件还存在一个额外难题：灾害源区靠近、甚至可能跨越尼泊尔–中国西藏边界。

这意味着，即使一侧已经获得了有价值的卫星观测或风险信息，如果数据不能快速共享，下游地区仍可能错过关键的准备时间。

对于跨境山地系统，灾害传播路径与行政边界并不重合。因此，有效预警不仅依赖遥感技术和风险模型，也依赖不同地区之间快速共享观测和灾害信息。

此次回溯分析最重要的启示，并不是“卫星本来能够准确预测这场灾难”。

恰恰相反，研究人员强调，现有技术仍很难提前确定此类冰川–岩体系统究竟会在什么时间发生崩塌。

但灾前数据中出现的加速形变也表明，“难以预测”并不等于“完全无法提前识别风险”。

未来，如果能够利用卫星持续筛查大范围高山地区的异常形变，再把这些信号与更精细的监测、地形分析、堵江模型和下游风险评估结合起来，预警系统或许可以向前推进关键一步：

不是精确预测哪一天一定会崩塌，而是在灾难发生之前，更早知道哪里正在变得危险。

本文根据Satellite images before Nepal disaster showed warning signs编译整理，原文刊载于nature官网news Q&A专栏。

来源：ESE期刊，仅供分享交流不做商业用途，版权归原作者与原文出处。

排版：李滨妤

审核：孙丽华

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