过去十年中，极端天气事件和地震加剧了原有滑坡的再次活跃，这一现象通过InSAR技术得到了证实

《CATENA》：Extreme weather events and earthquakes intensify the old landslides reactivation over the past decade revealed by InSAR

InSAR监测发现2014-2024年Qilian山麓两个古老滑坡体呈现显著时空变形，累计位移达-141mm，峰值速率52mm/年。变形异质性显著，与泉水分布、游牧聚落、植被指数及坡度密切相关。机理分析表明长期温度升高与短期降雨、地震（M>6）及人类活动共同触发复活，存在三阶段加速模式，并诱发次生滑坡和泥石流，揭示寒区过渡带复合驱动机制。

　　

张静|袁仁茂

中国地震局地震与火山灾害重点实验室，北京 100029，中国

摘要

全球范围内越来越多地报告了旧滑坡的重新活化现象，但在多阶段重新活化如何随时间尺度演变，以及不同触发因素的主导地位如何随时间变化方面仍存在重要不确定性，尤其是在极端天气事件、地震和人为干扰同时发生的情况下。本文利用干涉合成孔径雷达（InSAR）量化了2014-2024年间中国祁连山山麓两个旧滑坡的运动学特征，并将变形与水文生态条件、地貌和人为干扰联系起来。这些滑坡在过去十年中表现出明显的时空变形，累积位移达到-141毫米，峰值速度高达52毫米/年。变形存在显著的空间变异性，这与旧滑坡体内的泉水分布、牧民居住区、归一化植被指数（NDVI）和坡度密切相关。在牧民聚居区，变形速率较高，表明人类活动可能对坡度稳定性产生不利影响。对重新活化机制的分析表明，长期来看温度升高与重新活化有很强的正相关关系，而强降雨、高温和6级以上地震则起到短期加速作用。InSAR时间序列进一步揭示了三种不同的加速模式，表明重新活化不是一个单一过程，而是对复合因素的阶段性响应。此外，我们还分析了旧滑坡重新活化的影响，发现边界、沟壑和河道显著扩张，NDVI在2014年至2024年间有所下降。这还引发了次生滑坡和泥石流，增加了级联地质灾害的风险。我们的结果为诊断旧滑坡重新活化的时间尺度依赖性控制和加速模式提供了基于过程的模板，对冰冻圈-地震过渡带的灾害评估具有参考意义。

引言

滑坡是一种极具破坏性的地质灾害，会导致大量人员伤亡、基础设施和财产损失，以及长期的环境和经济影响（Cruden和Varnes，1996；Geertsema等人，2006；Van Westen等人，2008）。强降雨和快速融雪会浸透土壤，削弱其剪切强度并引发滑坡（Van Asch等人，1999）。同样，地震活动通过引发地表变形和导致土壤及岩石材料位移而加剧坡度不稳定性（Meunier等人，2008；Gorum等人，2014）。此外，挖掘和建设等人类活动会显著改变坡度几何形态，破坏其结构完整性，从而增加滑坡发生的风险（Laimer，2017）。这些因素的相互作用往往会产生叠加效应，大大增加滑坡发生的频率和强度（McColl，2022）。更重要的是，这些因素还可能引发原本由它们引起但在数十年甚至数百年间保持稳定的旧滑坡的重新活化（Van Den Eeckhaut等人，2007）。旧滑坡的重新活化通常更具破坏性，因为它们的长期稳定性导致人们忽视了相关风险，一旦重新活化，由于缺乏及时预警，可能会引发突然且严重的灾害（Guo等人，2020）。此外，旧滑坡通常涉及更大的滑动体积，覆盖更广泛的区域（García-Delgado，2020）。而且，重新活化还会引发如泥石流等次生灾害，这些灾害发生更快，进一步放大破坏性影响（He等人，2021）。在祁连山山麓的永久冻土与季节性冻土边界地带，分布着许多旧滑坡。实地调查显示，这些旧滑坡的形成至少可以追溯到50年前。目前，许多牧民居住在这些旧滑坡体上，门源县的几个村庄密集分布在坡脚。此外，该地区活跃断层带分布密集，地震活动频繁且强度高。因此，进一步研究旧滑坡的重新活化模式和触发机制对于预测和减轻区域灾害风险至关重要，特别是在全球变暖和构造活动加剧的背景下。

许多研究已经探讨了旧滑坡重新活化的过程、特征和机制。早期研究主要依赖历史数据来分析重新活化过程（Parise和Wasowski，1999；Martino和Scarascia Mugnozza，2005；Bertolini等人，2005）。Van Den Eeckhaut等人（2007）利用当地居民的数据、航拍照片和报纸文章分析了比利时的一个旧滑坡，得出其重新活化受到人类活动和自然因素的显著影响。此外，更多研究关注了旧滑坡在短时间内重新活化的演变阶段（Houser和Hamilton，2009；Pánek等人，2010）。Li等人（2008）对中国三峡水库地区的一个旧滑坡进行了详细的实地调查和地质年代测定，重建了其演变过程：形成、发生、沉积、崩塌和分解。他们确定强降雨和建设活动是导致滑坡不稳定的关键因素。此外，数值模拟和实验模型也被用来探索旧滑坡重新活化的一般机制（Tofani等人，2014；Cheng和Li，2014）。Zhao等人（2015）提出了一个概念模型来解释中国四川省一个旧滑坡的重新活化，将其归因于水库水位上升。Rosone等人（2018）通过实地调查、岩土工程分析和三年的监测，确定了由于降雨导致孔隙水压力增加而引发的重新活化，并建立了一个将累积降雨与位移联系起来的模型。此外，多学科方法的应用也是一个重要进展（Guo等人，2021；Huang等人，2021）。Notti等人（2021）结合了实地调查、时间序列D-InSAR（差分干涉合成孔径雷达）、降雨分析和灾后监测以及地下调查，识别了一个深部旧滑坡的重新活化，提供了对其演变和触发因素的详细见解。Zhang等人（2023a，Zhang等人，2023b）利用实地调查、数值模拟和PS-InSAR（持久散射体干涉合成孔径雷达）研究了中国金沙江上游一个旧滑坡的重新活化，发现断层蠕动引起的裂缝加速了地表水渗透，从而引发了重新活化。

以往的研究采用了实地调查、数值模拟和遥感技术来重建旧滑坡的重新活化过程并确定其触发机制。这些努力极大地推进了我们对旧滑坡重新活化的理解，并为旧滑坡风险的预测和管理提供了重要的理论支持。然而，对旧滑坡重新活化的长期监测仍然有限。为了更全面深入地了解重新活化过程的动态变化，需要更长时间尺度的持续监测。此外，旧滑坡的重新活化往往是多种触发因素共同作用的结果，但在这种多因素相互作用下的重新活化事件尚未完全揭示和理解。

本研究旨在探讨过去十年间位于永久冻土与季节性冻土边界地带旧滑坡的重新活化演变过程。进一步研究了随时间变化的多阶段重新活化特征，并揭示了气候和地震活动共同作用下的机制。通过分析2014至2024年的时间序列InSAR数据，定量评估了旧滑坡的空间和时间变形模式。基于InSAR和实地监测数据，识别并分析了多阶段重新活化事件。使用统计方法评估了驱动旧滑坡重新活化的关键触发因素和机制。此外，还利用高分辨率光学卫星图像和实地调查来评估滑坡重新活化对山麓地貌环境的影响及其潜在风险。

研究区域

研究区域位于中国青藏高原东北边缘的祁连山与门源盆地之间的过渡带，介于101.40°E-101.45°E和37.25°N-37.28°N之间。该地区以缓坡和活跃的构造及永久冻土过程为特征（图1a，b；Denny，1967）。门源盆地包括门源县县城、周边众多村庄和重要的交通路线。

数据来源

（1）遥感数据。共获取了2014年10月至2024年7月期间的228幅Sentinel-1 A下降影像，用于利用InSAR监测旧滑坡的变形。此外，还收集了10幅1弧秒SRTM数字高程模型（DEM）数据，以计算旧滑坡的高程、坡度、朝向和地形起伏，空间分辨率为30米。使用了2014年的Google Earth卫星图像（空间分辨率为0.8米）和2019年的GaoFen-6卫星图像。

旧滑坡重新活化的时空特征

我们利用2014至2024年的Sentinel-1 InSAR测量数据得出了两个旧滑坡的视线（LOS）运动情况。图4展示了视线速度的空间分布和时间序列中的累积位移模式。旧滑坡区域被划分为六个子区域，以沟渠谷底和山脊顶部作为运动分隔符，子区域2-3和5-6由中间的沟渠分隔。子区域1-2和4-5则沿山脊顶部（分水岭）划分。

讨论

我们的研究表明，过去十年中旧滑坡存在显著的时空变形，识别出四个具有交替运动模式的重新活化阶段。变形的空间变异性显著，这与旧滑坡体内的泉水分布、牧民居住区、归一化植被指数（NDVI）和坡度密切相关。重新活化与长期温度升高有很强的相关性，而强降雨、高温和地震

结论

在本研究中，我们利用InSAR研究了2014-2024年间中国祁连山山麓两个大型旧滑坡的十年重新活化过程。这两个滑坡都表现出明显的时空变形，累积位移为-141毫米，峰值变形速率为52毫米/年。滑坡体内的变形异质性与泉水分布、牧民居住区、归一化植被指数（NDVI）和坡度密切相关。

从机制上讲，重新活化是

作者贡献声明

张静：撰写——原始草案、可视化、验证、软件、资源、方法论、调查、正式分析、数据整理、概念化。袁仁茂：撰写——审稿与编辑、验证、监督、项目管理、资金获取、概念化。

资助

本研究得到了中国地震局地质研究所的国家级非营利基础研究基金（资助编号：IGCEA2202和IGCEA2408）的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

作者衷心感谢欧洲航天局（ESA）为本研究提供Sentinel-1 A数据支持。同时感谢其他数据来源，包括SRTM DEM、Google Earth卫星图像、由中国气象科学数据中心提供的空气温度和降水数据、由中国地震网络中心提供的活跃断层和历史地震数据目录。HyP3、QGIS和Geographical Detector等程序和代码也促进了我们的研究。