2017年，反常的降雨淹没了秘鲁北部海岸。数月的倾盆大雨引发了泥石流和洪水，冲毁了居民区，造成162人死亡。数千万人目睹了——或哀叹——水的力量。
但豪尔赫·阿瓦德（Jorge Abad）有不同的看法。他仔细查看了河流泛滥、作物被泥沙覆盖的航拍照片，他说：“问题不在于水——而在于沉积物。”
大多数人认为河流是水道，但没有水流携带的沙子、土壤和粘土颗粒，河流就称不上河流。悬浮在水中的细小沉积物赋予了河流浑浊的色调。较粗的颗粒沉到底部，在那里它们会侵蚀河道，在山坡上切割出深邃的峡谷，或在平坦的地貌上形成缓慢的弯曲。
数百万年来，从安第斯山脉冲刷下来的大量沉积物滋养了山脉两侧的洪泛区。在西翼，由不频繁的厄尔尼诺事件引发的偶发性洪流让早期文明得以繁荣。在东翼，每年的洪峰为亚马逊盆地输送着养分。
人类已经干扰了这些自然的水流。大坝和河道疏浚以科学家尚无法预测的方式扰乱着河流。但研究人员希望，更好地理解河流，能让他们预测河流在极端事件（如2017年的厄尔尼诺引起的降雨）中的行为，利马工程技术大学环境与土木工程系主任阿瓦德说。
“每条河流都有自己的个性，”他说。在过去的八年里，阿瓦德测量并模拟了亚马逊河流许多方面的“个性”。
数据匮乏
阿瓦德青少年时期曾梦想成为一名土木工程师，从事道路建设和监督工程项目。但一门水力工程课程将他的注意力引向了水。当他到美国攻读研究生学位时，他计划研究滑坡，因为在他家乡秘鲁的万卡约附近，滑坡时常发生，有时还会致命。但伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的地形改变了他的计划。
“伊利诺伊州没有滑坡，”他说，于是他转向研究河流，开发数学模型来预测它们在不同情况下的行为。
发源于秘鲁安第斯山脉的山溪和蜿蜒的河流汇入雄伟的亚马逊河（粗线）。整个亚马逊河流域横跨南美洲，最终注入巴西海岸的大西洋。（图片来源：Alison Mackey/Discover；底图由AridOcean/Shutterstock提供；地球仪由hibrida/Shutterstock提供）
Alison Mackey/Discover；底图由AridOcean/Shutterstock提供；地球仪由hibrida/Shutterstock提供
当仅能乘船或飞机抵达的秘鲁城市伊基托斯的海军军官请他模拟亚马逊河流域的河流行为时，他欣然接受了这个机会。然而，要建立模型，他需要准确的信息，而当时数据匮乏。
自2010年以来，他一直在系统地测量亚马逊河及其支流，包括构成伊基托斯附近亚马逊河的马拉尼翁河和乌卡亚利河。这些研究揭示了河流逃离古河道、重塑地貌的地点。它们也敲响了未来的警钟。
从安第斯山脉到亚马逊
三月的一个清晨，阿瓦德和三名年轻助手从位于马拉尼翁河港口城市尤里马瓜斯的一个码头乘摩托艇出发。发源于安第斯山脉高处，瓦拉加河在向下流淌至亚马逊平原的过程中，会裹挟细小的、富含矿物质的土壤和粘土颗粒，呈现出卡布奇诺的颜色。
在雨季（二月至四月），亚马逊河流域的河流会泛滥，将这些细小的沉积物扩散到森林和湖泊中，鱼类在此产卵。当洪水逐渐退去，它们留下淤泥，滋养着森林。
沉积物的载量如此之大，水流的力量如此之强，以至于在雨季，一股富含营养的棕色沉积物羽流从亚马逊河口一直延伸到大西洋，距离超过1000英里。
豪尔赫·阿瓦德（左）和一名助手正在释放一艘小型浮筒船，船上载有测量瓦拉加河河床地形的多普勒雷达设备。（图片来源：Barbara Fraser）
Barbara Fraser
阿瓦德和一名助手俯身在瓦拉加河的船头，将一个金属圆筒放入水中。拉动绳子，圆筒关闭，捕获水和细小的沉积物，他们将其倒入瓶中。他们通过沿着河床拖动一个沉重的、形状像鱼雷底部的空心铲来采集沙质沉积物。
他们测量河流的流量和速度，并拍摄河流底部的延时图像。之后，他们将在实验室里测量泥沙颗粒的成分并分析其化学成分。
阿瓦德和他的团队还通过浑浊的水，用一种小型多普勒雷达探测河床。当微波从约30英尺下的河床反射回来时，他们的笔记本电脑屏幕上出现了一个不寻常的形状。
“那是一个巨大的沙丘，”阿瓦德指着一个近10英尺高、300多英尺长的沙丘说。“这在这里从未被测量过。”
河床的粗糙沉积物仅占亚马逊河流沉积物载荷的大约10%，但这仍然是巨大的沙量。它们形成一排排巨大的、缓慢向下游移动的沙丘。
“每次我们去实地考察，都会学到很多东西，”阿瓦德团队的土木工程师、25岁的米歇尔·梅伦德斯（Mishel Meléndez）说。“我们的目标之一是建立一个沉积物数据库。”
他们的工作首次揭示了秘鲁亚马逊河流域不断变化的形态背后的力量。一旦团队的测量完成，他们就能开发出模型来预测其中一些变化。
河流的曲折与奥秘
有些河流，如乌卡亚利河，在景观中蜿蜒成宽阔的环。随着时间的推移，河道会变直，切断一个弯道，留下一个新月形的湖泊，称为牛轭湖。如果一个村庄建在河湾上，河道截断会将其与河流主干道隔开，而河流主干道是这个没有道路的世界的唯一交通路线。
模型可以让研究人员预测河湾何时可能被截断，从而为村民争取规划时间。有一个案例中，一个依赖渔业的城镇很快将因河道变迁而变得孤立。在另一个案例中，为了改善航运而进行的河道疏浚，可能会以规划者未曾预见的方式影响上下游的森林、鱼类和原住民社区。
马拉尼翁河和亚马逊河狭窄的河道留给河流蜿蜒的空间很小，因此它们通过大约每16英里形成环绕岛屿的较小河道来消散能量。科学家们不确定它们为什么会以这个间隔出现，也不确定这些特征是否会随着未来潜在的大坝建设或干旱而改变。但阿瓦德希望他的数据能解开其中一些亚马逊的奥秘。
“我过去在实验室里更理论化地研究小水道，”他说。“当我看到亚马逊河如此复杂时，我意识到我所学的与我在这里可以测量的相比，是多么的少。这是我所能拥有的最美丽的自然实验室。”
这篇文章最初以“一条河流穿过它”（A River Runs Through It）为题印刷出版。
