海院科研动态（142）| 海平面上升和近岸波浪增强对潮滩地貌的影响

作为连接陆地与海洋的重要过渡带，潮滩（Tidal Flats）在全球大型三角洲中广泛分布，在消减波浪能量、促进泥沙沉积、抵御风暴潮和碳封存等方面发挥着至关重要的作用。由于人类活动和气候变化等因素共同影响，过去几十年全球潮滩面积已丧失近五分之一。 在全球气候持续变暖背景下，海平面上升（Sea Level Rise, SLR）和 近岸波高增加（Wave Height Rise, HsR）正成为威胁潮滩生存的两大关键因素。

然而，海平面上升与波浪增强如何共同影响潮滩形态演变？哪些要素可以缓解这些气候胁迫的影响？如何通过人为干预提升潮滩韧性？这些问题直接关系到未来三角洲地区的可持续管理和生态修复策略制定。

针对上述科学问题，我院海岸动力与湿地研究团队联合英国南安普顿大学、英国林肯大学、韩国全南国立大学等国际学者，采用基于动态平衡理论（Dynamic Equilibrium Theory）的一维地貌动力学模型，系统探究了不同海平面上升速率、波浪增强强度及泥沙供给变化情景下潮滩的长期演化过程。主要结论如下：

结论1：海平面上升和波浪增强加剧潮滩侵蚀，使剖面变“陡”。

随着海平面上升，波能耗散减弱向陆传播增强，潮滩整体上与海平面一起抬升，但相对初始剖面变得更“凹”。随着波高增大，底床切应力增大，泥沙再悬浮与离岸输运增强，导致潮滩整体坡度增大、高程降低，呈现持续侵蚀趋势（图1）。

图1海平面上升（SLR）和波高增大（HsR）

对潮滩剖面形态的影响

结论2：SLR与HsR联合作用呈现“非线性拮抗”效应

两者的耦合作用呈现出“拮抗效应（antagonistic effect）”，即1+1<2。虽然两者都加剧潮滩侵蚀后退，但它们同时发生时的影响小于各自单独作用之和。原因在于： 海平面上升作用相对波浪增强作用缓慢，即潮滩剖面形态的调整对波浪变化更敏感；波浪增强加剧底床侵蚀，潮滩剖面变陡，减小了单位海平面上升可影响的潮滩面积（图2）。

图2  SLR和HsR对不同类型潮滩地貌的影响（ΔRf表示两者协同导致的潮滩后撤速率减去两者单独作用之和）

结论3：增加泥沙供给和波能耗散可逆转退化趋势

通过增加或减少悬沙浓度和近岸入射波高模拟了人为干预措施，结果表明增加泥沙供给以及增强近岸的波能耗散，可以有效地缓解SLR和HsR导致的潮滩侵蚀（图3）。

图3增加悬沙供给（SSC）和波能耗散对于缓解海平面上升（SLR）和波高增大（HsR）导致潮滩退化的作用

研究意义与总结

为应对海平面上升和波浪增强的双重胁迫，应将陆源泥沙调控和近岸波能耗散结合的综合管理措施作为未来潮滩保护的核心内容。通过建设基于自然的生态波能消减设施（如人工牡蛎礁、木制潜堤）或实施流域泥沙调控工程（如水库调沙、疏浚物再利用），可有效缓解潮滩侵蚀，推动潮滩从“退化”转向“重建”（图4）。

图4  海平面上升和波高增大影响潮滩剖面形态的机制和基于自然的潮滩管理措施

研究成果

上述研究成果发表在中科院二区期刊《Ocean & Coastal Management》，我院徐天平博士后为论文第一作者，胡湛教授和刘泽正副教授为论文共同通讯作者。其他合作作者包括英国南安普顿大学博士生钟泽华、韩国全南国立大学Jun Young Seo助理教授、我院薛力铭博士后以及英国林肯大学Mark Schuerch副教授等。

项目支持

本研究得到国家自然科学基金国际（地区）合作交流项目、广东省杰出青年基金项目、国家自然科学基金和南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）创新团队项目等项目资助。

文章链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096456912500417X