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作者:戴志軍等 來源:《地球物理研究快報》 發布時間:2020/10/22 14:40:32
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華東師大發現臺風事件可緩解三角洲侵蝕風險

 

第一作者王杰(左一)、論文通訊作者戴志軍教授(左二)

華東師范大學河口海岸學國家重點實驗室戴志軍教授團隊通過研究并量化最近20年來歷經長江口臺風影響的三角洲南槽河口動力地貌過程,發現洪季因強徑流作用導致三角洲南槽沖刷約3~6千萬立方米泥沙,臺風則能攜帶口外約0.9~4.7千萬立方米的泥沙進入河口,進而研究提出洪季徑流量和河口泥沙沖刷的函數關系,定量識別出臺風和高徑流在河口泥沙沖淤中扮演的角色。該成果近日發表于《地球物理研究快報》。

洪水,尤其臺風是影響河口三角洲動力地貌平衡與穩定的關鍵因子。在全球變暖、海平面上升的情景下,日趨增多和加強的臺風高能事件對河口三角洲帶來巨大壓力。世界大河三角洲普遍因流域入海泥沙供給急劇降低而處于沖淤轉型階段,其地貌侵蝕風險和脆弱性受到全球關注。

長江口臺風事件和入海徑流洪峰或突發洪水經常不期而遇。一直以來很難界定三角洲洪季動力地貌是洪峰而為抑或臺風所致,特別是河口泥沙源匯轉換在此期間最為頻繁、交換量也最為注目,但又最難以偵探。

“臺風給三角洲城市帶來洪澇災害,但臺風也能提供三角洲淤漲的物質——泥沙,這在很大程度上可彌補因上游泥沙減少而引起三角洲地貌侵蝕的物源不足。”戴志軍介紹,“這項工作具有特別的實踐價值,當前長江入海泥沙已經減少了近75%,嚴重影響三角洲向海淤積,如隨后能通過措施攔截臺風由海向陸輸移的沉積物,則能在較大程度上維持灘涂向海推展,對當前上海城市空間資源緊缺這一瓶頸問題的解決,無疑是有利信號。”

長江三角洲自2003年三峽大壩修建蓄水攔沙后,年均入海泥沙總量相對上世紀降低近75%,誘致三角洲河槽和近岸區域局部侵蝕,同時頻繁臺風與洪水過程亦造成水下三角洲大范圍地貌變化,這引起學界及社會的普遍關注。該研究通過獲取三角洲南槽區域非臺風年和臺風年地形實測數據,采用多種技術量化洪季高徑流和臺風事件導致侵蝕—淤積模式的差異,評估高能事件對河口動力地貌沖淤的驅動機制。

以2016年洪水年洪季高徑流為例,研究發現三角洲南槽河口在強勁徑流作用下發生大規模凈侵蝕,口內河槽侵蝕最劇烈,發育細長型且貫通的侵蝕斑塊,近岸區域侵蝕—淤積變化較弱,整體上從口內到近岸區域地貌凈侵蝕量逐漸減弱,凈侵蝕總量達到6.45千萬立方米泥沙。其他年無臺風影響下洪季南槽地貌變化均出現類似特征,且入海徑流強弱和河槽沖刷出現明顯函數關系。

與2016年比較,以2018年直接登陸上海的臺風Ampil為例,三角洲南槽口內河槽侵蝕—淤積斑塊分散且無序、缺乏空間組織性。河口凈侵蝕量降低到3.3千萬立方米泥沙。2000年臺風Kai-tak和2015年臺風Chan-hom影響程度與2018年臺風Ampil相似。

顯然,臺風過程能有效減輕洪季河流高徑流對于三角洲地貌系統的沖刷。但臺風究竟能對南槽河口高流量泥沙沖刷有何種緩解?研究發現,臺風Ampil減少侵蝕3千萬方立方米泥沙,相當于2016年凈侵蝕量的48.4%,口內的嚴重侵蝕被減弱80.7%,而三角洲近岸區域侵蝕增加81.2%。類似地,2015年臺風Chan-hom亦減輕2013年洪季高徑流引發的強侵蝕,凈侵蝕量降低到17.8×106 立方米。

結合近20年數據分析,研究發現,每年會有0~2個臺風影響長江三角洲,估計其可攜帶0.9~4.7千萬立方米海域泥沙向陸輸運到南槽河口,這相當于三峽大壩修建后年均入海泥沙的9.2%~48.4%。如能通過技術有效蓄截并利用熱帶氣旋向陸輸運的沉積物,可減輕當前三角洲侵蝕的地貌脆弱與環境風險。

據悉,華東師范大學河口海岸學國家重點實驗室博士研究生王杰為第一作者,戴志軍為通訊作者,其他合作者為梅雪菲副教授及波士頓大學Sergio  Fagherazzi教授,第一及通訊作者單位均為華東師范大學。(來源:中國科學報 黃辛)

相關論文信息:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2020GL089065.

 
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