縱觀曆史，世界各地的重要城市都沿着河岸繁榮發展。但河流也可能是破壞性力量。它們經常泛濫，在極少數情況下，它們會突然改變路徑。

這些被稱為撕脫的“跳水”事件造成了人類曆史上一些最緻命的洪水。

在 19 世紀末和 20 世紀初，中國黃河的撕裂造成超過 600 萬人死亡。類似的事件與現在伊拉克、科威特、土耳其和叙利亞的底格裡斯河和幼發拉底河沿岸美索不達米亞文明的衰落有關。

在一項新發表的研究中，我與同事合作繪制了河扇和三角洲撕脫的全球分布圖。我們使用了 1973 年至今 100 多條河流的衛星圖像，提供了半個世紀以來全球河流演變的鳥瞰圖。

我們在溫帶、熱帶和幹燥氣候中發現了 113 起河流撕脫事件。在這些事件中，有 33 個發生在沖積扇上。當河流從山脈或峽谷流出到開闊的平原或流入海洋并擴散開來，在三角形區域中沉積泥土和礫石時，這些土地形式就會形成。

其他 80 起事件發生在河流三角洲——肥沃的低窪地區，流動較慢的河流分支成許多彙入湖泊或海洋的河道，形成濕地網絡。

我們使用這個新穎的數據集來回答一個簡單的問題：是什麼決定了撕脫發生的位置？

由于沉積物沉積而發生撕脫。随着時間的推移，河流在撕裂部位沉積沉積物，使河流被沉積物堵塞。水總是往下流，所以随着它當前的路線越來越受阻，它最終會跳到一個新的位置。

就像地震一樣，河流撕裂也會在同一個地方周期性地發生。它們将沉積物和水分散在河流的洪泛平原上，形成這些地層特有的三角形。

最近的一個例子發生在 2008 年，當時印度的科西河在幾天内改變了 60 多英裡（100 公裡）的河道，導緻超過 300 萬人流離失所。

在美國，密西西比河在過去 7000 年中多次改變航向。今天，路易斯安那州中部的一個多壩控制結構阻止了它跳過河岸并與阿查法拉亞河彙合，但科學家們警告說，特大洪水可能會淹沒這些障礙，在路易斯安那州南部造成廣泛的經濟損失。

一條河流在幾十年甚至幾個世紀内可能不會多次改變航向。科學家們對這些事件發生地點的了解很少，主要依賴于對大型三角洲的少數詳細觀察，以及實驗室和計算機模型。

我們的全球數據庫揭示了三種不同類型的撕脫傷。

首先，沖積扇的 33 次撕脫發生在河流離開峽谷時。一旦河流不再流經狹窄的山谷，它們就能夠溢出到一側或另一側，流向最低處。

發生在三角洲上的 80 次撕裂受到其死水力量的影響。河流的回水區是水流速度受河流末端海洋或湖泊影響的區域。在這個區域，河流要麼減慢要麼加快，以響應不斷變化的洪水條件。科學家可以根據河流的大小和坡度估算回水長度。

例如，密西西比河的回水長度接近 300 英裡（480 公裡），這意味着它的流速一直受到墨西哥灣的影響，一直到路易斯安那州巴吞魯日以北的某個點。陡峭的河流的回水長度可以短至 0.6 英裡（1 公裡）。

當河流正常流動時，它會在回水段放慢速度，并将沉積物掉落到河床上。然而，當洪水發生時，更大體積的快速流動的水會侵蝕河床。

這種效應從河口開始向上遊移動，與水流的方向相反，消除了洪水前形成的一些沉積物。

最終，沉積和侵蝕之間的這種相互作用導緻河流在與回水長度大緻一緻的位置被沉積物堵塞。

我們的數據庫顯示，在三角洲發生的 80 起撕裂事件中，有 50 起大約發生在回水長度。

例如，南美洲的卡塔通博河在 1982 年從流入委内瑞拉馬拉開波湖的點向内陸約 6.5 英裡（10.5 公裡）改變了路線——接近其 8.5 英裡（13.7 公裡）的回水長度。

然而，我們還在三角洲上發現了一類新的撕裂，它既不反映山谷限制，也不反映回水長度。這些河流在遠離河流入海口的湖泊或海洋影響點的上遊改變了航向。

這些三角洲要麼位于馬達加斯加和巴布亞新幾内亞等陡峭的熱帶島嶼上，要麼位于厄立特裡亞等沙漠環境中。在這些地方，河流在洪水期間攜帶異常大量的沉積物。

當河流泛濫時，它們會侵蝕河床，從河口開始向上遊延伸，類似于密西西比河等大河。

然而，較長的典型洪水持續時間和洪水期間異常高的泥沙負荷相結合，使侵蝕能夠向上遊發展。

因此，這些河流可以在大沿海河流發生撕裂的回水區上方改變路線。

我們對這三種撕脫類型的描述提供了第一個框架，用于預測河流将在全球範圍内的扇形和三角洲改變路線。這些發現具有重要意義，特别是對于擁有全球約 3.4 億人口的河流三角洲而言。

大多數三角洲隻有幾英尺高出海平面，有些人口非常稠密，例如湄公河和恒河-布拉馬普特拉河三角洲。

我們的研究結果表明，三角洲上的撕脫點可以從其曆史位置轉移到新區域。

海平面的快速上升可能會将三角洲内陸的撕脫點移動，使新社區面臨災難性的洪水風險。

我們還發現，我們第二組中的河流——在回水區發生撕脫的河流——可以轉移到第三組，其中撕脫發生在更遠的上遊。我們發現，如果河流泛濫的典型持續時間或河流的沉積物供應發生變化，就會發生這種情況。

氣候變化已經在世界許多地方增加了洪水，并将更多的沉積物沖入河流。

土地利用的變化，例如将森林轉變為農田，也增加了沉積物負荷。在我看來，必須了解這些變化如何影響動态、多變的河流系統——以及生活在它們周圍的人們——以及未來。