Исследование влияния осадков на оползень Синфу Даянь в Ечэн, Синьцзян, Китай с помощью временных рядов InSAR и численного моделирования

Дождь, холмы и безопасность деревни

В горах южного Синьцзяна, Китай, летние дожди, питающие посевы, могут незаметно ослаблять близлежащие склоны, сложенные тонкой, ветром переносимой почвой — лессом. В этом исследовании рассматривается один такой склон над деревней Синфу Даянь и ставится практический вопрос: как именно осадки — от легких моросящих дождей до ливней — переводят склон из состояния стабильности в опасное, и когда риск наибольший для людей, живущих внизу?

Наблюдение за движением склона из космоса

Исследователи сначала использовали спутники, чтобы отслеживать крошечные перемещения склона в течение трех лет, с 2022 по 2024 год. Комбинируя множество радарных изображений и метод временных рядов InSAR, они составили «кинограмму» сдвигов поверхности во времени. Они выяснили, что оползень активен, но движение распределено неравномерно. Средняя и нижняя части склона, особенно зона, которую команда обозначила как HP3, ползут вниз примерно на полтора сантиметра в год, а суммарное смещение уже превышает пять сантиметров. Верхняя часть движется меньше. Эта картина согласуется с полевыми наблюдениями: раскрывающиеся трещины, небольшие уступы и вздутия почвы сосредоточены в средних и нижних зонах, где дороги и дома расположены опасно близко.

Сезоны промерзания, оттаивания и сильных дождей

Спутниковые измерения сопоставили с местными данными по осадкам и температуре. Большая часть дождей выпадает с мая по сентябрь, а зимой грунт достаточно промерзает. В холодные месяцы движение склона замедляется. С повышением температур и оттаиванием повторяющиеся циклы замерзания и оттаивания разрушают лесс, расширяют старые трещины и открывают пути для воды. Когда приходят интенсивные летние ливни, вода устремляется в эти ослабленные зоны и ускоряет нисходящее ползучее движение. Команда выделила три стадии: длительная стадия морозо-оттагивания, которая медленно повреждает почву; стадия роста трещин, когда дождь углубляет и расширяет разломы; и, наконец, стадия нестабильности, при которой ослабленный верхний слой начинает скользить по более прочной породе внизу.

Моделирование просачивания воды через склон

Чтобы понять процессы внутри склона, скрытые от глаз, исследователи создали численную модель, отслеживающую, как дождь инфильтрирует в грунт, как растет поровое давление и как это снижает прочность почвы. Они проверили как типичные, так и экстремальные сценарии осадков, меняя интенсивность и продолжительность ливней. При слабом, но продолжительном дожде увлажняются лишь верхние метры почвы, и склон остается относительно устойчивым. При очень интенсивных или длительных осадках вода может проникать на глубину до восьми метров, повышая поровое давление и нивелируя большую часть природного всасывания, удерживающего зерна вместе. Модель предсказывает формирование наиболее слабого слоя на контакте между рыхлым лессом и более прочной породой внизу, что согласуется с мелкими зонами сдвига, выявленными по полевым признакам и спутниковым данным.

Скрытые задержки после шторма

Одним из важнейших выводов является то, что наиболее рискованный момент для склона часто не совпадает с кульминацией ливня. Поскольку вода продолжает мигрировать вниз по профилю даже после прояснения, внутреннее поровое давление часто достигает максимума через 12–24 часа. В моделях общая устойчивость склона продолжает снижаться в течение многих часов после прекращения осадков, и в одном экстремальном варианте склон переходит от почти стабильного состояния к нестабильному именно в этот период задержки. При одинаковой суммарной толщине осадков долго продолжающийся мягкий дождь оказывается опаснее, чем кратковременный ливень: медленный дождь имеет больше времени, чтобы впитаться, а не стечь по поверхности. Это длительное увлажнение дольше сохраняет сырость у поверхности и повышает вероятность поверхностных сдвигов.

Что это значит для жителей внизу

Для жителей у подножия склона Синфу Даянь результаты дают четкое послание. Оползень активен в настоящее время, и самое сильное движение происходит в зоне, ближайшей к домам и дорогам. Исследование показывает, что и интенсивность, и продолжительность осадков в сочетании с повреждением от циклов замерзания-оттаивания совместно определяют, когда и как склон движется. Оно также подчеркивает, что пик опасности может наступать через часы после окончания дождя, а не во время самого шторма. Сочетая спутниковый мониторинг с физически обоснованными моделями, местные власти могут точнее выдавать предупреждения, сосредотачивать внимание на наиболее активных участках склона и разрабатывать меры защиты, соответствующие мелкопрофильной, контролируемой дождем природе этих лессовых оползней.

Цитирование: Tian, Z., Song, K., Yan, X. et al. Exploring rainfall effects on the Xingfu Dayuan Landslide in Yecheng, Xinjiang, China using time-series InSAR technology and numerical simulation. Sci Rep 16, 14876 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45241-6

Ключевые слова: оползень при дожде, лессовый склон, мониторинг InSAR, устойчивость склона, инфильтрация осадков