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摘要
北极浅层滑坡的增加是气候变暖的一个潜在后果。更温暖的夏季气温和更大的降雨事件将热量输送到活动层,融化冰层并降低土壤的剪切应力。地形通过控制地下冰的分布和地表下水的运动,有可能加剧滑坡。我们展示了北极浅层滑坡是在零级排水盆地中启动的,这与非冻土环境中浅层滑坡的模型一致。然而,北极山坡的平均坡度低和凹度低,无法产生足够的孔隙水压力来引发滑坡。相反,二维坡面稳定性模型表明,地下冰的垂直分布控制了滑坡的易发性。靠近潜在破坏面的高地下冰浓度比高平均冰体积或快速融化有更强的控制作用。我们的结果表明,滑坡易发性强烈受到地形对地下冰和水文的控制影响。
重要性
这篇文章研究了北极地区由于气候变暖导致的冰土融化和浅层滑坡的潜在后果。随着极端天气事件的增加,北极的永久冻土正在迅速融化,这可能导致土壤稳定性下降,引发滑坡等地质灾害。这些滑坡不仅对基础设施和公共安全构成威胁,还可能加剧温室气体排放,因为冻土中储存的碳被释放到大气中。
总结的前人研究
- 文章引用了Dobricic等人(2020)、Lewkowicz和Way(2019)等研究,这些研究讨论了北极极端天气事件的增加以及冻土的迅速融化。
- 引用了Balser等人(2014)、Harris等人(2011)等研究,这些研究探讨了冰土融化如何导致土壤不稳定和滑坡。
- 引用了Lamoureux和Lafrenière(2009)的研究,该研究讨论了冻土退化过程中碳的释放。
不足之处
- 尽管已有研究探讨了冻土退化和滑坡的关系,但对控制斜坡不稳定性的过程的理解仍然有限。
- 现有模型和方法可能未能充分考虑地形、水文和冻土中冰的分布对滑坡触发的影响。
使用的数据
- 使用了Maxar Technologies 2008年的图像数据,通过Google Earth获取,空间分辨率为50cm。
- 利用了5米间隔的合成孔径雷达(InSAR)衍生的数字高程模型(DEM)。
- 使用了SHALSTAB模型来评估滑坡易发性。
采用的方法
- 开发了基于地形的滑坡分析模型,比较了滑坡分布与地形衍生的水系网络。
- 使用了2D极限平衡方法(Morgenstern-Price方法)进行坡面稳定性模拟。
- 通过GeoStudio软件进行地质技术模拟,以测试不同地下冰分布对滑坡触发的影响。
获得的结果
- 发现北极浅层滑坡主要在零级排水盆地的汇聚地形中启动。
- 坡面稳定性模型表明,地下冰的垂直分布对滑坡敏感性有重要影响,尤其是在潜在的滑坡破坏面附近的高地下冰浓度。
- 研究结果表明,滑坡敏感性受到地形对地下冰和水文控制的强烈影响。
创新之处
- 提供了一种新的视角,将地形、地下冰分布和水文因素结合起来,以评估北极地区滑坡的易发性。
- 通过2D坡面稳定性模型,展示了地下冰分布对滑坡触发的控制作用,这在以往的研究中并不常见。
贡献
- 增进了对北极地区气候变化、冻土退化和滑坡活动之间关系的理解。
- 为评估气候变化对北极地区基础设施和公共安全的影响提供了科学依据。
不足
- 模型可能未能完全考虑所有影响滑坡的因素,例如季节性气候变化和随机天气事件的影响。
- 需要更多的实地数据和长期监测来验证模型的预测和评估滑坡易发性的准确性。