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本研究由Jun Xie, Tom J. Coulthard, Ming Wang, 和 Jinhui Wu共同完成。研究团队分别来自英国的赫尔大学能源与环境研究所、赫尔大学地理、地质与环境系，以及中国的北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室和中国地质调查局中国地质环境监测院。该研究于2022年6月28日发表在期刊Catena上，文章编号为106495。
本研究的主要科学领域为地质灾害与气候变化，特别是地震引发的滑坡及其对沉积物动态的影响。地震引发的滑坡是山区沉积物的重要来源，尤其是在地震后的山区，滑坡会生成大量新鲜的沉积物，这些沉积物对地貌的长期演化（从几十年到几千年）具有显著影响。然而，目前尚无成熟的技术能够明确追踪气候变化下滑坡来源的沉积物动态。因此，本研究旨在通过将新的追踪功能整合到Caesar-Lisflood (CL)模型中，研究气候变化下滑坡来源沉积物的动态变化，以填补这一研究空白。
研究的主要目标包括：（1）量化滑坡对流域沉积物产量的具体贡献；（2）预测滑坡引发的沉积物输送及其对地貌变化的影响；（3）揭示滑坡与气候影响之间的相互作用，并理解它们对沉积物动态的综合影响。
本研究分为以下几个主要步骤：
数据准备与模型选择
研究选择了Caesar-Lisflood (CL)模型，这是一个基于GIS的二维地表演化模型，能够模拟河流形态动力学和沉积物输送过程。模型输入包括数字高程模型（DEM）、土壤颗粒大小分布和降雨数据。研究还使用了NASA Earth Exchange Global Daily Downscaled Projections (NEX-GDDP)数据集生成未来降雨序列，作为CL模型的水文输入。
未来降雨情景生成
研究基于两种气候情景（RCP4.5和RCP8.5）生成了未来93年（2008-2100）的每小时降雨序列。通过时空降尺度方法，将NEX-GDDP数据集的日降雨数据降尺度为小时数据，以更准确地模拟暴雨事件对沉积物动态的影响。
滑坡扰动与模型配置
研究将2008年汶川地震引发的滑坡作为初始条件输入CL模型，并通过追踪功能标记滑坡位置，以追踪滑坡来源沉积物的输送路径。研究还设置了四种情景：RCP4.5有滑坡、RCP4.5无滑坡、RCP8.5有滑坡和RCP8.5无滑坡，以比较滑坡与气候变化的综合影响。
模型运行与数据分析
每种情景下，模型运行了50次，模拟了93年的地貌演化过程。通过追踪功能，研究分析了不同来源区域（如滑坡区域和非滑坡区域）的沉积物输送动态，并计算了沉积物产量、输送比例和地貌变化。
气候数据分析
研究发现，RCP4.5情景下的年均降雨量高于RCP8.5情景，特别是在研究流域的下游区域。两种情景下的年均降雨量在预测期内均呈现波动，但未表现出显著的趋势变化。
沉积物产量分析
滑坡显著增加了沉积物产量，特别是在滑坡密度较高的子流域。例如，滑坡密度为0.14的子流域1，其沉积物产量增加了35%以上。相比之下，滑坡密度较低或无滑坡的子流域，沉积物产量变化较小。气候影响方面，RCP4.5情景下的沉积物产量普遍高于RCP8.5情景。
单个滑坡的追踪分析
研究发现，滑坡的位置对其沉积物输送具有显著影响。靠近河流网络的滑坡，其沉积物更容易被输送到下游，而位于山坡上的滑坡，沉积物则更多地保留在原地。此外，滑坡引发的沉积物脉冲在20年后趋于稳定，表明滑坡对沉积物动态的影响在20年后逐渐减弱。
地貌变化的空间格局分析
滑坡扰动不仅影响了滑坡区域的地貌，还对下游河道的地貌变化产生了显著影响。特别是在滑坡集中的下游区域，河道沉积显著增加，增加了极端降雨事件下的洪水风险。
本研究首次通过数值模拟定量评估了滑坡对流域沉积物预算的贡献，并揭示了滑坡与气候变化对沉积物动态的综合影响。研究结果表明，滑坡密度和降雨强度是控制沉积物预算的重要因素，而滑坡与河流网络的连通性则决定了沉积物的输送效率。这些发现对于理解地震后地貌演化、滑坡风险管理以及气候变化下的灾害应对具有重要意义。
研究还指出，滑坡对下游河道地貌的影响远大于对上游的影响，这一发现对于流域管理和灾害风险评估具有重要指导意义。此外，研究提出的模型框架和方法可以为其他地震多发区的滑坡研究提供参考。