在这些事件中，有33个发生在冲积扇上。在美国，密西西比河在过去7000年中多次改变航向。今天，路易斯安那州中部的一个多坝控制结构阻止了它跳过河岸并与阿查法拉亚河汇合，但科学家们警告说，特大洪水可能会淹没这些障碍，在路易斯安那州南部造成广泛的经济损失。在这些地方，河流在洪水期间携带异常大量的沉积物。当河流泛滥时，它们会侵蚀河床，从河口开始向上游延伸，类似于密西西比河等大河。
纵观历史，世界各地的重要城市都沿着河岸繁荣发展。但河流也可能是破坏性力量。它们经常泛滥，在极少数情况下，它们会突然改变路径。
这些被称为撕脱的“跳水”事件造成了人类历史上一些最致命的洪水。
在 19 世纪末和 20 世纪初，中国黄河的撕裂造成超过 600 万人死亡。类似的事件与现在伊拉克、科威特、土耳其和叙利亚的底格里斯河和幼发拉底河沿岸美索不达米亚文明的衰落有关。
在一项新发表的研究中，我与同事合作绘制了河扇和三角洲撕脱的全球分布图。我们使用了 1973 年至今 100 多条河流的卫星图像，提供了半个世纪以来全球河流演变的鸟瞰图。
我们在温带、热带和干燥气候中发现了 113 起河流撕脱事件。在这些事件中，有 33 个发生在冲积扇上。当河流从山脉或峡谷流出到开阔的平原或流入海洋并扩散开来，在三角形区域中沉积泥土和砾石时，这些土地形式就会形成。
其他 80 起事件发生在河流三角洲——肥沃的低洼地区，流动较慢的河流分支成许多汇入湖泊或海洋的河道，形成湿地网络。
我们使用这个新颖的数据集来回答一个简单的问题：是什么决定了撕脱发生的位置？
水寻找最低的路径由于沉积物沉积而发生撕脱。随着时间的推移，河流在撕裂部位沉积沉积物，使河流被沉积物堵塞。水总是往下流，所以随着它当前的路线越来越受阻，它最终会跳到一个新的位置。
就像地震一样，河流撕裂也会在同一个地方周期性地发生。它们将沉积物和水分散在河流的洪泛平原上，形成这些地层特有的三角形。
最近的一个例子发生在 2008 年，当时印度的科西河在几天内改变了 60 多英里（100 公里）的河道，导致超过 300 万人流离失所。
在美国，密西西比河在过去 7000 年中多次改变航向。今天，路易斯安那州中部的一个多坝控制结构阻止了它跳过河岸并与阿查法拉亚河汇合，但科学家们警告说，特大洪水可能会淹没这些障碍，在路易斯安那州南部造成广泛的经济损失。
一条河流在几十年甚至几个世纪内可能不会多次改变航向。科学家们对这些事件发生地点的了解很少，主要依赖于对大型三角洲的少数详细观察，以及实验室和计算机模型。
三种撕脱伤我们的全球数据库揭示了三种不同类型的撕脱伤。
首先，冲积扇的 33 次撕脱发生在河流离开峡谷时。一旦河流不再流经狭窄的山谷，它们就能够溢出到一侧或另一侧，流向最低处。
发生在三角洲上的 80 次撕裂受到其死水力量的影响。河流的回水区是水流速度受河流末端海洋或湖泊影响的区域。在这个区域，河流要么减慢要么加快，以响应不断变化的洪水条件。科学家可以根据河流的大小和坡度估算回水长度。
例如，密西西比河的回水长度接近 300 英里（480 公里），这意味着它的流速一直受到墨西哥湾的影响，一直到路易斯安那州巴吞鲁日以北的某个点。陡峭的河流的回水长度可以短至 0.6 英里（1 公里）。
当河流正常流动时，它会在回水段放慢速度，并将沉积物掉落到河床上。然而，当洪水发生时，更大体积的快速流动的水会侵蚀河床。
这种效应从河口开始向上游移动，与水流的方向相反，消除了洪水前形成的一些沉积物。
最终，沉积和侵蚀之间的这种相互作用导致河流在与回水长度大致一致的位置被沉积物堵塞。
我们的数据库显示，在三角洲发生的 80 起撕裂事件中，有 50 起大约发生在回水长度。
例如，南美洲的卡塔通博河在 1982 年从流入委内瑞拉马拉开波湖的点向内陆约 6.5 英里（10.5 公里）改变了路线——接近其 8.5 英里（13.7 公里）的回水长度。
一些河流可以在很远的上游改变航向然而，我们还在三角洲上发现了一类新的撕裂，它既不反映山谷限制，也不反映回水长度。这些河流在远离河流入海口的湖泊或海洋影响点的上游改变了航向。
这些三角洲要么位于马达加斯加和巴布亚新几内亚等陡峭的热带岛屿上，要么位于厄立特里亚等沙漠环境中。在这些地方，河流在洪水期间携带异常大量的沉积物。
当河流泛滥时，它们会侵蚀河床，从河口开始向上游延伸，类似于密西西比河等大河。
然而，较长的典型洪水持续时间和洪水期间异常高的泥沙负荷相结合，使侵蚀能够向上游发展。
因此，这些河流可以在大沿海河流发生撕裂的回水区上方改变路线。
更多的水，更多的沉淀物我们对这三种撕脱类型的描述提供了第一个框架，用于预测河流将在全球范围内的扇形和三角洲改变路线。这些发现具有重要意义，特别是对于拥有全球约 3.4 亿人口的河流三角洲而言。
大多数三角洲只有几英尺高出海平面，有些人口非常稠密，例如湄公河和恒河-布拉马普特拉河三角洲。
我们的研究结果表明，三角洲上的撕脱点可以从其历史位置转移到新区域。
海平面的快速上升可能会将三角洲内陆的撕脱点移动，使新社区面临灾难性的洪水风险。
我们还发现，我们第二组中的河流——在回水区发生撕脱的河流——可以转移到第三组，其中撕脱发生在更远的上游。我们发现，如果河流泛滥的典型持续时间或河流的沉积物供应发生变化，就会发生这种情况。
气候变化已经在世界许多地方增加了洪水，并将更多的沉积物冲入河流。
土地利用的变化，例如将森林转变为农田，也增加了沉积物负荷。在我看来，必须了解这些变化如何影响动态、多变的河流系统——以及生活在它们周围的人们——以及未来。
