气候变化已导致洪水增多，土地利用变化也使更多泥沙流入河流。
河道因泥沙沉积而日益受阻时，河流会突然改走其他路径，这种现象称为河流改道。
这些“跳槽”事件曾造成历史上一些最致命的洪灾。19世纪末至20世纪初，中国黄河改道导致600多万人丧生。
利用卫星等技术了解这些变化如何影响动态且易变的河流系统，对于保护周边居民至关重要。
纵观历史，世界各地的重要城市都曾沿河岸繁荣发展。但河流也可能具有破坏性。河流经常泛滥，偶尔还会突然改道。
这些被称为“河流改道”的“跳槽”事件曾造成历史上一些最致命的洪灾。中国黄河改道导致600多万人丧生，时间在19世纪末至20世纪初。类似事件也被认为与美索不达米亚文明的衰落有关，该文明沿底格里斯河和幼发拉底河发展，所在地如今属于伊拉克、科威特、土耳其和叙利亚。
在一项新近发表的研究中，我与同事绘制了河流冲积扇和三角洲上河流改道的全球分布图。我们利用了1973年至今100多条河流的卫星图像，获得了半个世纪以来俯瞰全球河流演变的观测资料。
我们在温带、热带和干旱气候区发现了113起河流改道事件。其中，33起发生在冲积扇上。这些地貌形成于河流从山地或峡谷流出、进入开阔平原或海洋并向四周散开之时，河流在三角形区域内沉积泥土和砾石。
其余80起事件发生在河流三角洲上。三角洲是肥沃的低洼地带，流速较慢的河流在此分成许多支流，汇入湖泊或海洋，并形成湿地网络。我们利用这套新数据回答一个简单的问题：是什么决定了河流改道发生的位置？
过去7000年间，密西西比河多次改道，沉积的泥沙形成了路易斯安那州南部的大部分土地。
水往低处流
河流改道由泥沙沉积引起。随着时间推移，河流在改道地点不断沉积泥沙，导致河道淤塞。水总是向低处流，因此，当前河道日益受阻后，河流最终会转向新的位置。
与地震相似，河流改道会周期性地在同一地点发生。河流改道会将泥沙和水分散到河流泛滥平原上，形成这类地貌特有的三角形。
一个近期案例发生在2008年，当时印度科西河改道，短短几天内河道移动了60多英里，导致300多万人流离失所。
在美国，密西西比河在过去7000年间多次改道。如今，路易斯安那州中部的一处多坝控制工程可防止河流决堤并与阿查法拉亚河汇合，但科学家警告称，特大洪水可能会冲垮这些屏障，给路易斯安那州南部造成广泛的经济损失。
河流可能数十年甚至数百年才改道一次。科学家对这类事件发生地点的了解还很有限，主要依据少数几项大型三角洲的详细观测，以及实验室和计算机模型。
在这项实验室实验中，研究人员通过反复发生河流改道来构建河流三角洲。河流从峡谷（左侧）流出后，流速减慢并沉积泥沙。河道受阻时，河流便会改道，在新区域沉积泥沙，逐渐形成扇形三角洲。
河流改道的三种类型
我们的全球数据库揭示了三种不同类型的河流改道。首先，冲积扇上的33起改道事件都发生在河流流出峡谷时。河流不再受限于狭窄山谷后，就能漫溢到一侧或另一侧，流向地势最低处。
三角洲上发生的80起河流改道事件受到回水区力量的影响。河流回水区是指河流末端的海洋或湖泊影响水流速度的区域。在这一区域，河流会根据洪水状况的变化减速或加速。科学家可以根据河流的规模和坡度估算回水长度。
例如，密西西比河的回水长度接近300英里，这意味着墨西哥湾对河水流速的影响一直延伸到路易斯安那州巴吞鲁日以北。坡度更陡的河流，回水长度可能短至0.6英里。
河流正常流动时，会在回水河段减速，并将泥沙沉积在河床上。然而，洪水发生时，流量更大、流速更快的水流会侵蚀河床。
这种作用从河口开始，逆着水流方向向上游推进，冲走洪水发生前累积的部分沉积物。最终，沉积与侵蚀的相互作用会使河道在某处淤塞，而该位置大致与回水长度相吻合。
我们的数据库显示，三角洲上的80起河流改道事件中，有50起大致发生在回水长度范围内。例如，卡塔通博河于1982年改道，改道地点距其注入委内瑞拉马拉开波湖的河口约6.5英里，接近其8.5英里的回水长度。
世界经济论坛在自然保护方面开展了哪些工作？
自然与气候中心帮助领导者理解气候、自然与经济发展之间的相互联系，并提供平台，探索在地球边界内支持韧性与繁荣的发展路径。
通过促进跨行业和跨地区合作，该中心支持合作伙伴将共同认识转化为切实可行的气候与自然解决方案。
有些河流会在远离河口的上游改道
不过，我们还发现了三角洲上一类新的河流改道现象，既不受河谷约束，也与回水长度无关。这些河流在远离河口湖泊或海洋影响范围的上游地区改道。
这些三角洲位于马达加斯加和巴布亚新几内亚等热带陡峭岛屿上，或位于厄立特里亚等沙漠环境中。在这些地方，河流在洪水期间会携带异常大量的泥沙。
洪水发生时，河流会从河口开始侵蚀河床，并向上游远处推进，这与密西西比河等大型河流类似。然而，通常持续时间较长的洪水，加上洪水期间异常高的泥沙负荷，使侵蚀作用能够向上游推进很远。因此，与大型沿海河流发生改道的地点相比，这些河流能够在回水区上游很远处改道。
水量越多，泥沙越多
我们对这三种河流改道类型的描述，为预测全球冲积扇和三角洲上河流改道地点提供了首个框架。这些发现具有重要影响，尤其是对于河流三角洲而言——全球约有3.4亿人居住在河流三角洲。
大多数三角洲仅高出海平面几英尺，有些人口十分稠密，例如湄公河三角洲和恒河—布拉马普特拉河三角洲。我们的研究结果显示，三角洲上的河流改道地点可能从历史位置迁移到新的区域。海平面快速上升可能使改道地点向内陆移动，让新的社区面临灾难性洪水风险。
我们还发现，第二组河流——即改道发生在回水区的河流——可能转变为第三组，其改道地点明显更靠上游。我们发现，如果河流洪水的典型持续时间或泥沙来源发生变化，就可能出现这种转变。
气候变化已经加剧洪水，并使世界许多地区有更多泥沙流入河流。将森林改为农田等土地利用变化也在增加泥沙负荷。在我看来，必须了解这些变化如何影响动态且易变的河流系统，以及生活在河流周边的人们，并将目光投向未来。
