公司汪亚平教授团队在流域物源供应、海平面上升和人类活动多重因素驱动下的江苏海岸冲淤转换研究方面取得系列进展，揭示淤泥质潮滩海岸主控动力因素（波浪和潮流）的时空变化及地貌演变机制，基于几何模型模拟百年尺度的海岸演变过程及未来趋势，提出基于潮滩淤积-侵蚀转变内在机理的多层次海岸绿色防护措施，相关系列成果近期发表于《Earth's Future》、《Applied Ocean Research》等重要期刊。
潮滩作为海岸带系统的重要组成部分，除了具有重要生态价值、防灾减灾等功能外，还是潜在的重要空间资源。全新世高海面以来，由于岸线和海岸带可容空间稳定，流域携带的沉积物在海岸带堆积、累积，潮控海岸潮滩迅速形成并快速淤长，对海岸带人类社会、经济可持续繁荣提供了重要支撑。然而，在当前全球气候变化及人类活动的双重压力影响下，特别是海平面上升、地面沉降和河流入海沉积物通量锐减等背景下，世界范围内的大多数潮滩面临出由淤转冲的退化风险。在海岸系统演变研究中，准确预测潮滩海岸的演变过程是一项重要挑战，未来环境变化和人类活动影响加剧进一步降低了海岸演变的可预测性。针对这一科学难题，汪亚平教授团队以目前正处于由淤积转向侵蚀的过渡状态的江苏中部海岸为典型研究区（图1），基于多次现场实测数据并结合几何模型，从机制上定量分析了海岸地貌系统状态转换过程和趋势，为海岸防护提供科学依据。
图1 黄河改道及江苏海岸概况。图1a为黄河历次改道及研究区地理位置示意图，图1b为江苏海岸线历史变迁、目前江苏沿岸侵蚀-淤积格局及数据采集区域。
研究结果表明，潮间带侵蚀地貌的形成、分布和发育主要受水动力、底床沉积特性、生物作用的共同影响。其中，底床沉积物的物理特性和生物作用的差异性是侵蚀地貌形成的内在基础，波流联合作用是主要驱动力。垂向上的沉积特性决定了侵蚀斑块“下部掏蚀、上部塌落”的发育模式（图2）。
图2 潮间带光滩区域侵蚀斑块地貌单元形成发育模式
另外，为更加深入了解波浪这一被认为导致光滩、盐沼侵蚀和退化的主要因素，采用更加适用于分析非线性非稳态的波浪信号的希尔伯特黄黄变换（HHT）方法评估波浪在盐沼-潮滩系统中的衰减和时空变换，发现盐沼植被在潮滩中具有最高的波浪能量耗散能力。在高浊度潮滩中，潜在的浮泥层对波浪的衰减起着重要作用；入射波传播过程中低频的次重力波成分会被逐渐释放，并在向岸移动过程中保持稳定的增强趋势；波浪特性的时空变化受到潮流的强烈调制（图3）。这为潮滩上各种波浪组分的行为、变换以及对潮滩演化的驱动作用提供了新见解，并为进一步建立更为切合实际的潮滩沉积物输运和几何形态模型提供了重要约束边界条件。
图3不同观测站位在潮周期不同阶段的波浪边际谱特征
基于潮滩生长发育的基本模式构建了潮滩演变几何模型，综合运用IPCC AR6最新预测的系列数据，以及多年潮滩地形监测、历史岸线变迁、岩心数据等数据资料模拟江苏中部海岸潮滩系统的演变过程及未来至2100年的演变趋势。研究发现，沉积物供给和相对海平面变化决定了潮滩的淤积-侵蚀状态和最终的地貌平衡格局。如果这两个因素保持稳定，沉积物供给能够补偿海平面变化引起的沉积可容纳空间的增加，潮滩将继续淤积直至达到其生长极限。否则，潮滩将面临侵蚀风险，局部地面沉降会进一步加剧这种风险。
针对江苏海岸目前正在发生自北向南侵蚀的格局，主张制定多功能协调、多层次防护的海岸保护策略，重点是抑制波浪、增强沉积物滞留，采取对潮滩由海向陆的阶梯式防护策略（图4），提高极端天气事件、风暴浪冲刷的抵抗能力。这一防护模式考虑了潮滩海岸地貌状态转换的主控机制，为全球滨海湿地的保护提供一种近自然的海岸防护模式。
图4.基于自然的潮滩绿色防护模式
bwin朱士兵博士生为系列论文的第一作者，汪亚平教授为通讯作者。其他共同作者包括bwin高抒教授、高建华教授和李明亮博士生，华东师范大学河口海岸学国家重点实验室史本伟研究员、邢飞博士、李任之博士生，中山大学魏稳副教授，美国弗吉尼亚大学环境科学系朱庆光博士，自然资源部第二海洋研究所陈一宁研究员等。研究得到国家自然科学基金项目、江苏省自然资源发展专项资金（海洋科技创新）项目、自然资源部华东海岸带野外科学观测研究站开放基金课题的支持。
文章信息：
Shibing Zhu, Shu Gao, Mingliang Li, Ya Ping Wang. Evolution modeling and protection scheme for tidal flats under natural change and human pressure, central Jiangsu coast. Earth's Future, 2024, 12(4): e2023EF003913. https://doi.org/10.1029/2023EF003913
Shibing Zhu, Wen Wei, Qingguang Zhu, Kaichao Wan, Fei Xing, Weibing Yan, Jianhua Gao, Ya Ping Wang. Wave attenuation and transformation across a highly turbid muddy tidal flat-salt marsh system. Applied Ocean Research, 2024, 147: 103980. https://doi.org/10.1016/j.apor.2024.103980
Shibing Zhu, Yining Chen, Weibing Yan, Fei Xing*, Renzhi Li, Mingliang Li, Benwei Shi, Ya Ping Wang. The hummocky patches and associated sediment dynamics over an accretional intertidal flat. Frontiers in Earth Science, 2022, 10: 908351.https://doi.org/10.3389/feart.2022.908351