科达里是一座鬼城，位于空旷的尼泊尔公路上，这条公路穿过喜马拉雅山脉最陡峭的山坡。戈尔卡7.8级地震造成近9000人丧生一年后，这个曾经热闹的贸易中心看起来像一个战场，曾经有巨人军队在这里交战。道路上到处都是生锈的汽车和卡车，被撞成奇形怪状。巨大的巨石落在房屋残骸上。
“这是在一个错误的地方建造城镇的一个很好的例子，”德国地球科学研究中心（GFZ）位于波茨坦的地质学家克里斯汀·库克说道，她正爬过其中一场摧毁该镇的滑坡的瓦砾堆。“贯穿科达里的阿尼科公路对于这类灾难并不陌生，尤其是在季风季节。“即使在地震发生之前，它也经常维修和封闭，”尼泊尔加德满都水致灾害防治部门滑坡处处长沙穆克什·阿玛蒂亚说。“现在的问题是压倒性的。”
这条公路并不是唯一让阿玛蒂亚夜不能寐的事情。地震引发了10,000多次滑坡，这些滑坡阻断了河流，损坏了房屋、道路和全国各地的其他关键基础设施。破坏并没有随着震动而停止（见“致命影响”）。地震严重削弱了丘陵地形，现在更容易在强降雨和余震后滑坡——这种影响可能会持续多年。在最近的季风期间，受滑坡影响的区域大约是平时的十倍。
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《自然》新闻，2016年4月25日 doi:10.1038/532428a
“这对重建来说是一个真正的问题，”加德满都特里布万大学的地质学家、尼泊尔国家重建局首席科学家塔拉·尼迪·巴塔拉伊说，该机构是去年成立的，旨在管理重建工作。“在一个不断变化的地貌中，哪些地方是安全的重建地点？”
为了回答这个问题，地球科学家们正在尼泊尔和其他地震活跃国家为山脉布线。通过监测山坡的演变，研究人员正在了解为什么强烈的震动会削弱斜坡，使其更容易在余震或暴雨期间坍塌。从这些研究中获得的经验教训可能有助于确定山体何时何地会崩塌。
其意义超越了地震灾后重建。喜马拉雅国家正面临着日益增长的滑坡风险，这是由于森林砍伐、道路建设、人口增长和其他迫使人们居住在危险地点的变化造成的。气候变化可能会因冰川融化和引发越来越极端的降雨而加剧这个问题。“从长远来看，迫切需要监测风险，”阿玛蒂亚说。“全国范围的早期预警系统早已应该建立。”
鸟瞰图
当库克驾驶无人机飞过利斯蒂附近的天空时，人群热切地观看，利斯蒂是一个坐落在阿尼科公路上方山坡上的小村庄。凭借其四个螺旋桨，这个小机器人飞过从山脊上倾泻而下的滑坡疤痕，就像巨大的冰冻瀑布。
无人机上的摄像头和其他传感器提供的数据让库克能够构建景观的3D重建模型。她从去年十月开始这项工作，并将在未来几年内每隔几个月进行一次测量。她说，通过扫描尽可能多的滑坡灾区，“我们将能够追踪它们随时间的变化以及季风的影响”。
这种地表测量将补充追踪地下情况的研究。离库克不远的是她的同事克里斯托夫·安德曼，另一位德国地球科学研究中心的地质学家，他正在维护宽带地震仪，这是一种测量各种频率震动的设备。去年六月，德国地球科学研究中心团队在50平方公里的滑坡灾区安装了十几台这样的仪器，以及气象站和河流流量传感器。
对于德国地球科学研究中心的研究人员及其同事来说，地震仪是滑坡研究中相对较新的补充。他们是在一次意外发现后才开始使用传感器的。2003年，安装在尼泊尔用于研究地壳深层结构的地震台网，探测到来自附近河流和移动斜坡的高频噪声。现在在巴黎地球物理研究所工作的地震学家阿尔诺·伯顿，注意到在尼泊尔中部的一次泥石流之前，噪声中出现了一系列峰值，那次泥石流造成45人死亡。他和他的同事继续从该季风季节采集的地震图中识别出46次泥石流。通过将数据与气象站的信息进行比较，该团队还确定了触发滑坡所需的降雨量。
研究人员通常使用卫星图像或航空照片来追踪大范围的景观变化，但这些方法的时间分辨率相对较差，因为图像是几天或几个月拍摄一次。纽约州帕利塞兹拉蒙特-多尔蒂地球观测站的地质学家科林·斯塔克说，地震仪每秒拍摄数百次快照，因此它们非常适合监测斜坡的稳定性，他使用全球地震网络研究巨型滑坡。他说，当战略性地放置地震仪时，也有可能精确定位大面积区域内地震信号的来源。
“直到最近，我们还不太清楚为什么地震后更容易发生滑坡，或者斜坡如何随时间恢复，”斯塔克说。但过去十年的研究表明，地震产生的裂缝会增加未来震动中的震动。犹他州盐湖城犹他大学的地球物理学家杰弗里·摩尔说，例如，来自地震台站的未发表结果表明，在断裂的斜坡上，地面运动可能高达邻近未损坏区域的30倍。他说，这意味着较小的余震可能会在主震中没有破坏的受损斜坡上引发意想不到程度的滑坡。
在某些情况下，增加的敏感性可能会持续数十年。一项关于1968年新西兰7.4级地震的研究发现，在近40年前21公里外发生的7.8级地震影响过的地区，这次地震引发的滑坡比预期的要多。
德国地球科学研究中心的地质学家尼尔斯·霍维乌斯说，遭受地震袭击的山坡对降雨的敏感性也增加了，他正在领导尼泊尔的研究。他和他的同事发现，在1999年袭击台湾的集集7.6级地震后，受灾地区降雨引发滑坡的频率跃升了22倍。“政府清理了废墟并进行了重建，但几年后同样的事情再次发生了，”他说。如果科学家能够更深入地了解控制地震后斜坡行为的机制，那将有助于当局就重建做出更好的决策。
通过分析集集地震和另外三场震源深度和滑动机制相似的地震后的记录，霍维乌斯和他的同事还发现，这些地点的滑坡率需要长达四年才能恢复到震前水平。
在后续工作中，该团队挖掘了集集地震发生前安装的地震仪的数据。这些仪器靠近道路，这使得可以通过测量交通振动在地面中的传播方式来研究地下特性。他们发现，地震发生后不久，地震波的速度明显下降。然后，速度逐渐恢复，大致遵循与滑坡率下降相同的轨迹，德国地球科学研究中心的地质学家奥丁·马克说，他上周在维也纳举行的欧洲地球科学联盟会议上介绍了这些结果。在同一时期，发生了频繁的、小的地表位移——据推测是由地震后地壳的缓慢蠕动运动引起的，这个过程被称为震后形变。
研究人员怀疑，地震发生前，地下物质像盒子里的珠子一样紧密地堆积在一起。强烈的地面震动导致颗粒状物质膨胀，打开孔洞和裂缝，使地面密度降低。“这就是为什么地震波以较低的速度传播，”霍维乌斯说。震后形变导致开口被填满，地下沉积物再次变得致密。“这是景观的内部愈合过程，”他说。
戈尔卡地震后收集的数据支持了这一点。初步结果表明，地震发生后，靠近地表的地震波速度急剧下降，河流流量增加了50%。安德曼说，这印证了地震在地表下打开了孔洞和裂缝的观点，这使得地下水可以更自由地通过裂缝泄漏，他过去十年一直在监测该地区的河流流量和泥沙输移。
这些发现提出了一种预测滑坡的方法。回顾他们的数据，研究人员能够识别出去年七月一次重大滑坡发生前地震信号的峰值。“这些前兆代表了一系列最终导致破坏的过程，”霍维乌斯说。“这些前兆活动的发生率有系统地增加，直到整个地形坍塌。”
德国地球科学研究中心团队还发现，当斜坡被浸透且孔隙空间充满水时，地震波在地下传播得更快。“我们可以使用地震传感器看到降雨的影响以多快的速度传播到地下和穿过地下，”霍维乌斯说。这有效地绘制了地下水流动的地图，地下水流动是山坡强度的关键因素。借助地震数据，研究人员可以模拟斜坡稳定性的物理特性，并监测可能引发滑坡的地面特性变化。
近原子弹爆炸
在尼泊尔北部朗当村，60米深的瓦砾堆为改进滑坡预报提供了充分的动力。在去年的地震中，冰和岩石的混合物从数千米高的地方坠落到谷底——其冲击力释放的能量相当于广岛原子弹的一半。滑坡掩埋了朗当和附近的村庄，造成近400人死亡或失踪。
研究小组一直在竞相了解雪崩的起点以及该地区是否仍然存在风险。一项研究发现在海拔6,800米至7,200米之间的5个起始点，沿着3公里长的山脊，地震在那里震动了冰雪和冰川。这些冰雪和冰川顺着山坡倾泻而下，沿途卷起岩石。
大约700万立方米的碎屑填满了谷底，另有1000万立方米的碎屑仍然不稳定地堆积在海拔5000米以上的山坡上。地震一年后，山谷中经常回荡着落石和山坡移动的声音——提醒人们仍然存在的危险。
加拿大不列颠哥伦比亚省乔治王子城森林和山脉部的冰川学家马滕·吉尔特斯玛说，朗当案例与阿拉斯加和阿尔卑斯山脉日益常见的岩石雪崩具有共同特征。在所有这些地方，冰川都在迅速退缩，留下裸露的岩石山坡，容易发生破坏。他说，高海拔地区的变暖可能会导致冰冻的基岩融化，使其更容易渗透融水并削弱岩石。“气候变化可能已经为这场灾难做好了准备。”
在尼泊尔的高风险地点，研究人员正在结合地震学和其他技术，观察山坡变得不稳定的迹象。在面向利斯蒂的陡峭山坡上，地震导致山脊的下部下沉，形成了一个5米宽的裂口，沿着山脉延伸约2公里。尼泊尔国家地震技术协会（NEST）执行主任阿莫德·迪克西特说，这个巨大的裂缝和附近许多较小的裂缝对山下居民点构成严重威胁。“必须密切监测它们。”
去年八月，英国杜伦大学的地质学家尼克·罗瑟和他的同事在整个斜坡的十个地点安装了一系列仪器——包括用于监测裂缝变化的应变计、用于测量地面振动的加速度计和雨量计。数据被传送到NEST的服务器，让研究人员实时跟踪裂缝是否正在张开或收缩，以及它们如何响应降雨。
虽然它还不是一个完全成熟的早期预警系统，但该装置可以识别可能导致斜坡破坏的重大变形迹象。罗瑟说，值得庆幸的是，“裂缝目前没有扩大”。任何迫在眉睫的危险都会向居民点发出警报，他补充道。
研究人员正在使用来自野外和实验室斜坡材料实验的信息，试图确定什么样的地面变形和降雨会导致滑坡。“这对于设定触发警报的标准至关重要，”他说。
杜伦传感器位于德国地球科学研究中心地震阵列覆盖的区域内，因此这些团队将共享他们的现场数据。他们说，结合卫星图像和其他测量数据，这些信息将为人们提供前所未有的洞察力，了解山脉正在如何变化，以及这可能对当地社区造成的危险。
在利斯蒂，库克担心无人机在高山峡谷上方发现的大量碎屑。地震松动了大量的岩石和土壤，但大部分没有完全到达底部。“它们只是堆积在山坡上，”库克指着她遥控屏幕上的一个质量体说。这些物质可能会在暴雨中全部倾泻下来——就像上次季风期间发生的那样。“它们是等待爆炸的定时炸弹。”
本文经许可转载，并于2016年4月25日首次发表。