公司汪亚平教授、高抒教授团队在气候变化和人类活动双重压力驱动下的三角洲冲淤状态转换过程取得最新研究进展，揭示了波浪在水下三角洲侵蚀过程的关键作用，阐明气候变化背景下全球水下三角洲普遍存在的隐性退化风险。相关成果近日以“Hidden delta degradation due to fluvial sediment decline and intensified marine storms”为题发表于《Science Advances》期刊（DOI:10.1126/sciadv.adk1698）。
三角洲作为重要的河口海岸子系统和全球经济社会发展的核心地带，其可持续发展被列为国际未来地球海岸计划 (Future Earth Coasts) 的五大“科学热点”问题之一。然而，在气候暖化、海平面上升和人类活动加剧的影响下，全球越来越多的河口三角洲出现由淤转冲的快速状态转换，其物理增长潜力和对经济社会可持续发展的支撑力都受到严峻挑战。
近几十年来，受益于遥感数据的广泛应用和数值模拟技术的发展，我们在三角洲陆上岸线变化对人类活动和气候变化的响应机制方面取得诸多新认识。然而，受限于长周期近底部边界层水沙观测数据的缺乏，以及遥感等观测手段对水下地形地貌监测能力的不足，目前针对水下三角洲冲淤状态转换机制的研究仍相对薄弱。水下三角洲作为三角洲系统的重要组成部分，在近岸波能耗散、维持岸线地貌稳定性以及生物地球化学循环等方面发挥着关键作用。对其地貌状态转换机制的认识不足，将严重限制我们预测三角洲系统未来演化趋势的能力。
针对这一薄弱环节，汪亚平教授、高抒教授团队以江苏北部废黄河三角洲为典型研究区（图1），综合运用历史水下地形数据、气象再分析数据、长周期沉积动力学观测以及沉积物输运和地貌演化数值模拟等手段，对废黄河三角洲物源断绝后近百年来的地貌演化过程进行深入探究。研究团队揭示波浪在水下三角洲侵蚀过程中的关键作用，发现在一个月内、一次冬季风暴可导致超过70%的水下三角洲当月侵蚀量；长时间系列的数据分析表明，冬季风暴在1940-1960年间显著增强，极大地加速了废黄河水下三角洲的侵蚀过程（图2A）。通过对废黄河三角洲数百年以来的长期地貌演化模拟，发现在物源断绝后潮汐作用仅仅是形成众多离岸潮汐汊道、并非三角洲侵蚀的主控因子，而潮汐、风、波浪耦合作用才是造成三角洲出现大范围侵蚀的根本原因。在此基础上，团队利用过去40年间全球气候再分析数据和河流输沙数据，创造性地构建优化统计指标来分析全球主要三角洲的水下侵蚀风险，首次阐明气候变化背景下全球水下三角洲普遍存在隐性退化风险、识别出高风险的关键区域；发现在陆源沉积物输入锐减和区域性波浪增强的双重影响下，全球水下三角洲高侵蚀风险区主要集中在东亚、地中海和墨西哥湾沿岸（图2B）。
相较于以往研究侧重于海岸带冲淤演变导致的陆域三角洲岸线变迁，本研究在水下三角洲侵蚀过程方面取得突破性进展，揭示了波浪在水下三角洲侵蚀过程中的关键作用，为气候变化背景下全球三角洲地貌系统脆弱性评估提供了新手段。上述成果改变了以前主要依赖遥感和地表观测来评估三角洲地貌稳定性的传统认识，强调长周期水下地形地貌监测对于三角洲地貌稳定性评估的重要性，对全球三角洲侵蚀风险评估和可持续发展具有重要借鉴意义。同时，本研究建立的三角洲水下侵蚀风险指标体系，具有潜在的普适性和应用前景，有望为区域性三角洲地貌研究和海岸防护提供有效分析手段。
bwin是该论文的第一完成单位，汪亚平教授、高抒教授为论文共同通讯作者，美国弗吉尼亚大学环境科学系朱庆光博士（bwin本科和硕士毕业生）和华东师范大学河口海岸学国家重点实验室邢飞博士为论文共同第一作者，其他共同作者还包括美国科罗拉多大学博尔德分校Jaia Syvitski教授和Irina Overeem副教授、华东师范大学郭瑾同学、弗吉尼亚大学李远博士生、bwin唐杰平博士、于谦副教授和高建华教授。研究得到国家自然科学基金（42293261, 41625021）和上海市教育委员会科研创新计划项目（2019-01-07-00-05-E00027）的支持。
图1. 江苏北部废黄河三角洲及野外观测站位。 图1A为黄河历次改道示意图，图1B为研究区野外观测站位分布，图1C为研究区有效波高（Hs）季节性分布。
图2. （A）废黄河三角洲物源断绝后近百年来的地貌演化过程和（B）全球水下三角洲侵蚀风险分布预测。
文章信息：Qingguang Zhu, Fei Xing, Ya Ping Wang, Jaia Syvitski, Irina Overeem, Jin Guo, Yuan Li, Jieping Tang, Qian Yu, Jianhua Gao, Shu Gao. Hidden delta degradation due to fluvial sediment decline and intensified marine storms. Science Advances, 2024, 10(18), eadk1698. DOI: 10.1126/sciadv.adk169
文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk1698