河流单线程与多线程形成的侵蚀-沉积失衡机制及其行星科学意义

来自全球多机构的研究人员通过36年卫星影像追踪84条河流的线程动态，利用粒子图像测速(PIV)技术揭示了河流形态发育的核心机制。研究发现单线程河流源于侧向侵蚀与沉积的平衡，而多线程河流则因侵蚀速率超过沉积导致线程持续分裂。该成果为地球及行星河流修复提供了颠覆性思路——允许河岸侵蚀而非遏制，将大幅降低基于自然的河流修复(NbS)成本。

　　

这项开创性研究破解了河流形态学的百年谜题：为何有些河流保持单一河道(single-thread)，有些却发育交织的多河道(multithread)。通过分析36年全球84条河流的卫星影像，运用粒子图像测速(particle image velocimetry, PIV)技术精确量化河道动态，科学家发现单线程河流的形成依赖侧向侵蚀(lateral erosion)与沉积(accretion)的精密平衡，使得河道在迁移中维持稳定宽度。而多线程河流的诞生源于失衡——当单个河道的侵蚀速率碾压沉积时，河道会不断拓宽并分裂。

这一发现颠覆了传统认知：当前普遍采用遏制侵蚀的河道管理策略，但研究证实允许河岸自然侵蚀才是恢复多线程河流的关键。该机制不仅适用于地球河流，还为解读火星等行星的河道形态提供新范式。在应用层面，基于线程宽度失衡理论设计的修复方案，可显著降低基于自然的解决方案(nature-based solutions, NbS)成本，对全球河流生态修复工程具有革命性指导意义。