巴西圣保罗大学圣卡洛斯数学与计算机科学研究所(ICMC-USP)与巴西国家空间研究院(INPE)协调的一项研究显示,一种相对简化的统计分析方法可更准确预测暴雨诱发的滑坡风险。研究团队在真实灾害案例中对该方法进行了验证,并将结果与传统工具进行对比。
研究背景指向2023年2月发生在巴西圣保罗州北海岸圣塞巴斯蒂昂市的极端降雨事件:不到15小时内降雨量达到683毫米,而当地月平均降雨量为300毫米。该次灾害造成65人死亡,数百人无家可归。
研究团队在《Scientific Reports》发表论文,对比了新方法与常用的分析层次过程法(AHP)在滑坡易感性评估中的表现。论文称,整体而言,新方法在对潜在受灾区域的分类上略占优势。

ICMC-USP博士生、论文第一作者罗穆洛·马尔克斯-卡瓦略表示,尽管定量提升幅度有限,但新方法的优势在于减少模糊性,更贴近滑坡在当地的实际表现。
在滑坡风险评估中,AHP通常基于与现象相关的变量清单进行计算。本研究使用的变量共16项,包括海拔、地形坡度与崎岖度、与河流和道路的距离,以及土地覆盖情况(植被与建筑物)等。
研究提出的替代方案为“高斯AHP”。马尔克斯-卡瓦略称,该方法以统计学方式“完全取代了传统AHP的成对比较”。INPE研究员、论文合著者克劳迪娅·玛丽亚·德·阿尔梅达解释称,“高斯”指研究中采用高斯分布(正态分布)来处理数据,其概率分布曲线由均值与标准差两个参数定义,标准差反映数据离散程度。研究团队表示,这一处理方式有助于更客观地确定各因素权重,且两种方法使用的变量清单相同。

为检验方法有效性,研究人员选取圣塞巴斯蒂昂作为测试区域,并依据作者基于滑坡相关自然灾害脆弱性指数的分析,将其作为圣保罗州滑坡易发市镇之一。团队使用了灾后获取的分辨率为10厘米的航拍影像清单,并辅以谷歌地球与PlanetScope平台影像。
影像资料记录了983个滑坡冠头点(位于坡顶、为滑坡过程起点),以及1,070个“疤痕多边形”,用于界定滑坡影响的整体范围。基于上述数据,高斯AHP将研究区域中26.31%划为滑坡“极高易感区”,而传统AHP的估计为23.52%。研究团队据此认为,新方法在该案例中的预测能力更强。
在关键变量权重方面,两种方法给出的排序存在差异:传统AHP中,最重要因素为坡度变化与位置;高斯AHP中,最重要因素为地貌(地表起伏形态)以及受影响区域与河流、道路的距离。阿尔梅达指出,道路邻近性之所以重要,是因为在崎岖地形修路往往需要开挖与填筑等土方工程,可能导致坡面不稳定。
马尔克斯-卡瓦略的导师、ICMC-USP研究人员安德烈·费雷拉·德·卡瓦略表示,该方法除滑坡外,还可能用于监测与预防火灾、森林砍伐、土壤沉降和沙漠化等环境问题。他同时称,考虑到气候变化影响,未来几年相关灾害的频率与强度将增加;该方法应用门槛较低,城市政府只需基础地理空间数据以及一台安装QGIS(免费地理参考数据分析软件)的标准计算机即可开展相关工作。
