这场降雨淹没英格兰北部的，是一长串洪水事件中的最新一起，这些洪水事件正在变成该国的新常态。事实上，在全球范围内，洪水预计将变得更加频繁、更加极端，因为地球正在变暖。
建立稳健的防洪设施并对脆弱地区进行建模，对于避免这些极端天气事件造成生命和生计损失至关重要。但是，我们的新研究表明，河流将水保持在河岸之内的能力可能迅速变化。若未能认识到这一点，一些洪水模型和防御设施在其发生时可能无力应对后果。
许多人认为洪水是由强降雨造成的。这确实如此，但这只是部分解释。当陆地径流的水量超过河流承载这一水流的能力时，也会发生洪水，例如近期谢菲尔德地区的里夫河（River Don）突破防洪设施时的情况。因此，洪水部分是由降雨量造成的，部分是由土壤中已有的水分造成的，还有部分取决于河流容纳水量的能力，即河道之内的容纳能力。
这意味着，如果河道的容纳能力发生变化，那么在湿度相似的地面上发生的两次相同降雨事件，可能导致严重程度截然不同的洪水。
大多数河流始终处于变化之中。它们的形态受其携带的泥沙和水流塑造。人类已经改变了世界上大多数河流的某些方面。在某些情况下，这种改变是直接的，例如修建水坝或进行河道工程。其他影响则是间接的：在附近土地上建设会降低地面吸收水分的能力，农业会从河流中取水，森林砍伐则使更多水流流向他处。
河流也会对气候变化做出反应。在较干燥的时期，流经河流系统的水量减少。这意味着推动河床泥沙移动的能量往往减少，因此河床高度可能逐渐抬升，从而降低河流的容纳能力。河道内植物过度生长，也会通过减缓水流，从而降低河道的容纳能力。
但河流将如何变化，并不总是容易预测。河道形态和容纳能力的剧烈变化可能非常迅速地发生。西班牙近期发生山洪暴发后，一条河流的水位几乎上涨了一米，原因是上游大量泥沙被冲移并沉积到了更下游的地方。在热带河流系统中，其泥沙含量往往高于温带河流，这些变化可能达到数米。
不确定的风险
遗憾的是，此类变化通常被洪水工程师和建模人员忽视，他们一般将河道视为固定不变的要素。如果河流的容纳能力在空间和时间上确实发生变化，那么对洪水概率的估算可能有误，从而使人和财产面临风险。
出于这些担忧，我们研究了河道变化发生的速度，以及这些变化在多大程度上可能受气候驱动。我们从一个简单的概念模型入手：气候控制降雨，降雨影响河流流量，而河流流量塑造河道容纳能力。
在短时间尺度上，河流系统中缺乏对这一联系的直接观测。因此，我们对美国67条河流的容纳能力进行了10,000次测量，时间跨度接近70年。我们还收集了降雨和河流流量数据，以评估气候变化如何影响河流的容纳能力。
我们发现，持续数年至数十年的河流容纳能力临时性变化，远比此前假设的更为频繁。总体而言，在比平均水平更为湿润的时期，由于河道侵蚀加剧，河流容纳能力往往增强；而在较干燥的时期则往往减弱。
我们还发现，影响区域降水格局的多年气候周期（例如厄尔尼诺-南方涛动）也可能导致河道容纳能力扩张和收缩，或许具有全球性影响。掌握这些知识后，我们或许最终能够预测河流容纳能力的变化，从而更好地理解洪水风险。
在英国等温带地区，河流往往有植被覆盖、工程化程度高且相对稳定，河道容纳能力的细微变化难以察觉，也不太可能危及生命。然而，在泥沙输送量大的河流系统中，或在世界上降雨量年内变化显著的地区，河流容纳能力的突然下降可能大幅增加附近居民点的洪水风险。例如，恒河-布拉马普特拉河（位于印度和孟加拉国）即属于此类。其容纳能力已经在发生变化，而其洪泛平原是世界上人口最稠密的地区之一。
遗憾的是，我们对大多数地区河道容纳能力变化的性质和成因仍然知之甚少，而风险最高的地方往往数据最少。为了更好地了解正在发生的情况，我们需要利用卫星图像来监测河流对气候变化的响应速度。不过，我们目前尚无法实时监测河流的调整过程。开发能够实现这一点的技术，将极大地提升我们对河流形态和容纳能力变化如何影响全球洪水风险的理解。
在这些信息变得明确之前，洪水模型和防御结构应将这一不确定的风险纳入其设计之中。这样做可能为生活在脆弱地区的人们带来决定性的差别。
