法国Vésubie山谷风暴Alex期间地貌活动与大型木材补给：侵蚀-沉积过程与森林覆盖损失的定量关联研究

本研究针对极端洪水引发的森林流域地貌变化与大型木材(LW)补给问题，通过高分辨率LiDAR数据量化法国Vésubie河在风暴Alex事件中的侵蚀/沉积速率(达1.06 m3/m2)与森林覆盖损失(121 ha)，首次建立基于总沉积量(Vtot)预测森林损失的实证模型(ΔSf=0.57Vtot0.68)，为山地流域灾害评估提供新范式。

　　

2020年10月，风暴Alex袭击法国东南部阿尔卑斯山区，引发Vésubie流域392 km²范围内极端降雨事件（24小时降雨量达500 mm），造成大规模地貌改造和生态灾难。这类事件在气候变暖背景下日益频繁，但学界对其中关键过程——地貌活动与大型木材(Large Wood, LW)招募的定量关系仍缺乏系统认知。传统研究多孤立分析沉积物运移或LW动态，而忽视二者的耦合机制，导致灾害预测模型存在显著偏差。

为解决这一科学难题，来自意大利帕多瓦大学和法国国家农业食品与环境研究院的研究团队，选取Vésubie流域43条活跃支流和4条主干河道（总长150 km）作为天然实验室，运用多时相LiDAR数据（2018-2020）开展创新性研究。通过高精度DEM差异分析(DEM of Difference, DoD)量化侵蚀/沉积体积，结合冠层高度模型(CHM)解析森林覆盖变化，首次建立地貌活动强度与LW招募的定量关系模型。相关成果发表于地学顶级期刊《CATENA》，为山地流域综合风险管理提供新范式。

研究采用三大关键技术：1) 基于1 m分辨率LiDAR的DEM差异分析，采用0.13 m最小检测阈值(minLoD)计算侵蚀/沉积量；2) 利用7 m阈值CHM提取森林覆盖变化；3) 应用Morel等(2023)经验公式评估沉积量重现期。所有数据均通过法国国家地理研究所(IGN)数据库验证。

【4.1 地貌响应】DoD分析显示风暴Alex引发704万m³侵蚀和490万m³沉积，平均侵蚀速率达1.06 m³/m²。支流贡献38%侵蚀量但仅滞留20%沉积物，显示强烈泥沙输移效应。主干河道因侧向侵蚀呈现极端活化，如Vésubie段单点侵蚀深度达7.2 m³/m²。

【4.2 重现期评估】对比Morel模型预测，40/43支流侵蚀量超过百年一遇事件理论值(V_ref)，其中34条支流达3V_ref以上，证实事件的极端性。

【4.3 河段尺度变异】100 m分段分析揭示地貌活动强度呈对数正态分布，侵蚀量跨度达3个数量级（Q25%=3.62 m³/m）。值得注意的是，坡度与侵蚀深度相关性弱(r=0.06)，反映超高水动力条件下地形选择性减弱。

【4.4 森林覆盖损失】创新性发现沉积过程与侵蚀同样导致森林损失，二者贡献比为1:1.2。建立的幂律模型ΔS_f=0.57V_tot^0.68（R²=0.73）实现首例基于沉积量的预测，提供乐观/悲观情景方程供风险管理选用。

【4.5 LW招募量】支流LW补给量4-445 m³/km²，主干河道45-95 m³/km²。与BAFU指南对比显示，大型子流域补给量超出"高产量"预测30%，反映极端事件特殊性。

研究结论突破传统认知：1）揭示沉积埋葬是森林损失的重要机制（占总量45%）；2）证明总沉积量(V_tot)较净平衡更能预测ΔS_f；3）建立首个适用于碎屑流/洪水渠道的LW预测框架。讨论部分强调，该模型可整合入现有灾害评估体系，通过分段预测优化桥梁/涵洞等关键节点的风险管控。尤其值得注意的是，沉积量-森林损失关系的尺度不变性（指数0.68与BAFU指南0.65近似），暗示山地系统可能存在普适性规律。

这项研究的价值不仅在于揭示Alex风暴的灾变机制，更开创性地将地貌过程与生态响应定量关联。随着气候变化加剧极端水文事件，该成果为预测复合型灾害（如泥沙-LW耦合灾害）提供关键科学基础，对阿尔卑斯山区及全球类似流域的可持续发展具有重要指导意义。未来研究可拓展至不同气候带验证模型普适性，并探索LW输送动力学与地貌演变的反馈机制。