海院科研动态（115）| 中国潮滩地貌演变研究揭示潮滩在泥沙供给变化下的弹性响应现象
最近，我院海岸动力与湿地研究团队在Nature Communications发表论文，基于对中国潮滩系统的大尺度动力地貌研究，揭示了潮滩宽度对沉积物变化的弹性响应机制，这对理解大尺度潮滩地貌演变规律及制定可持续管理策略提供重要科学指导。
题目：Dynamics and drivers of tidal flat morphology in China
作者：Shuai Liu, Zhan Hu*, Tim J. Grandjean, Zheng Bing Wang, Vincent T. M. van Zelst, Lin Qi, Tianping Xu, Jun Young Seo, Tjeerd J. Bouma
图1 中国潮滩宽度和斜率空间分布，以及两者之间的关系
潮滩作为全球重要的海岸生态系统，在防洪减灾、碳封存和生物栖息地维持等方面发挥关键作用。其大尺度动力地貌演变机制尚未明确，而近40年全球潮滩面积锐减16%的现状更凸显研究的紧迫性。本研究通过分析中国海岸2538个潮滩断面的地貌数据与环境参数（图1），揭示潮滩形态的时空分布规律：潮滩宽度与悬浮泥沙浓度（SSC）呈显著正相关，而坡度主要受潮差控制。2002-2016年全国潮滩宽度下降，与同期SSC减少的趋势密切相关。研究进一步发现富泥沙和寡泥沙潮滩对SSC变化的响应存在显著差异，富泥沙潮滩在SSC下降时侵蚀更快，而寡泥沙潮滩在SSC增加时恢复速率更快（图2）。富泥沙潮滩如被拉伸的弹簧，在沉积物减少时快速收缩至平衡态；寡泥沙潮滩如被压缩的弹簧，在沉积物输入增加时快速回弹至平衡态。该现象同样发现于印度尼西亚、美国和澳大利亚等国家的潮滩海岸系统，进一步证明其全球普适性。基于潮滩地貌动态平衡解析模型（DET-ESTMORF），驱动潮滩弹性响应的机制可解释为：模型中潮滩的冲淤受实际泥沙浓度与局部平衡浓度的差异所驱动，当泥沙供给减小时，无论富泥沙和寡泥沙潮滩的平衡浓度都随之降低，但富泥沙区的降低相对寡泥沙区而言更小，导致泥沙供给变化与平衡浓度变化的差异更大，进而出现更明显的侵蚀后退。相反，当泥沙供给增加，富泥沙和寡泥沙潮滩的平衡浓度都随之增加，但寡泥沙潮滩的平衡浓度增幅小于富泥沙潮滩，导致实际其泥沙供给与平衡浓度的差异更大，从而呈现更明显的淤积趋势。该研究为理解大尺度潮滩地貌变化，优化海陆泥沙调配策略提供理论支撑。
图2 富泥沙和寡泥沙潮滩对泥沙供给变化的弹性响应
我院博士生刘帅为文章的第一作者，胡湛教授为文章的通讯作者。合作者包括荷兰代尔夫特理工大学王正兵教授，荷兰皇家海洋研究所Tjeerd Bouma教授，韩国国立全南大学Jun Young Seo 助理教授等。
该研究得到广东省自然科学基金、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）创新团队项目的资助。
