人新世的长江三角洲：多尺度动力地貌过程与挑战

河口三角洲是河流泥沙在近海岸堆积形成的独特地貌系统。世界上大约有超过11000个河口或三角洲（Nienhuis et al., 2020, Nature），但大部分以中小型河口或海湾为主，伴随大河流域而生的大河三角洲数量相对较少，其中又以亚洲区域的大河三角洲为主要代表，包括恒河三角洲(Ganges)、湄公河三角洲(Mekong)、伊洛瓦底三角洲(Irrawaddy)、黄河(Yellow)、长江(Yangtze)、珠江(Pearl)等（图1）。

  ]6 |! d) A) [* b9 v

图1. 世界河口三角洲遥感图像

河口三角洲区域因其陆海交通便利和土地肥沃等因素，自古是人类文明和现代城市发展的重要区域，比如埃及尼罗河三角洲(Nile)、美国密西西比三角洲(Mississippi)，以及我国的黄河、长江和珠江等三角洲。三角洲也是油气储藏和开发的典型区域，如黄河三角洲的胜利油田。因此关于河口三角洲的科学研究具有很长的历史和丰富的研究成果，包括河口三角洲沉积地貌发育模式、水沙输移格局、生态系统演化等方面。鉴于人类活动强度对地球系统的影响，人新世(Anthropocene)的概念得到广泛研究关注，虽然关于人新世肇始于哪个时段尚存争议，但对人类活动影响的研究也日渐丰富。

伴随气候变化加剧和人类活动增多，全球河口三角洲普遍面临海平面上升、河流来沙减少、人类活动增多、地面沉降、洪涝和侵蚀灾害加剧等系列问题（Syvitski et al., 2009, Nature Geoscience; Giosan et al., 2014, Nature; Tessler et al., 2015, Science），严重威胁区域社会经济和生态安全及可持续发展，如袭击Mississippi三角洲的卡特里娜飓风、引起珠江三角洲区域洪水灾害的天鸽台风等（图2）。为此亟需进一步深入认识自然变化和人类干扰条件下的河口三角洲系统行为和响应规律，为管理规划和保护治理奠定科学基础。

图2. 气候变化下河口三角洲城市的洪涝灾害（图片来自网络）

世界上的河口三角洲形态特征千差万别（图1）。根据径流、潮汐和波浪三种驱动河口三角洲水沙输移和地貌演变的主要动力强度，通常可以把三角洲划分为三种类型（图3，Galloway, 1975）。其中对河流控制型三角洲(如Mississippi、Yellow)、波浪控制型三角洲(如Nile、Sao Francisco)和潮汐控制型河口(如Fly、Western Scheldt)等单一动力为主的系统研究认识相对更丰富，对两种或三种动力同等重要的复合动力型河口三角洲发育和演变的一般模式认识相对不足。

图3. 基于径流、潮汐和波浪动力的河口三角洲分类

长江是我国第一大河，干流全长6300余km，控制流域面积超180万km2，养育了超过4.5亿人口，贡献了我国近45%的GDP。在丰富的河流水沙供给下，长江在入河口、东海之滨形成了水上水下面积超40000 km2的三角洲。长江三角洲是我国乃至世界上具有重要代表性的大型河口三角洲，是长三角区域社会经济和生态文明发展的重要基底，其孕育了河姆渡和良渚等古代文明，支撑了上海大都会及长三角城市群的经济腾飞发展。长三角区域人口稠密（区域人口约2.37亿），社会经济高度发达（区域年GDP总量90万亿RMB），长期人类活动对自然系统的改造影响日渐突显，与生态环境协调发展的需求十分迫切。

: `4 U0 W/ d% H6 s1 c8 L

图4. 长江流域和长江三角洲

在长期历史资料、现场和遥感观测、数值模拟等多手段支撑下，关于长江河口三角洲水沙动力、沉积地貌演变、陆海相互作用、工程技术科学的研究已有近70余年的历史（陈吉余，1957, 地理学报），取得了丰富的研究成果，有利支撑了长三角社会经济发展。在气候变化与人类活动等因素作用下，针对长江大保护和生态绿色发展的战略导向，河口三角洲面临新的变化条件和新的研究问题与管理需求。继往开来，有必要梳理长江三角洲已有研究成果，提出未来发展方向，为面向2035-2050的区域发展和保护提供借鉴。

着眼于此，该研究广泛整理分析了已有研究成果，同时结合最新的长序列资料，系统梳理了长江河流水沙变化、河口动力与泥沙输移格局、近海动力与陆海相互作用、千年尺度三角洲沉积地貌和年代际动力地貌演变等研究认识，给出了长江三角洲动力沉积地貌演变的全景状态；与世界上其他河口三角洲对比分析，揭示了长江三角洲作为径流和潮汐动力共同控制的河口三角洲复合系统的动力地貌独特性(图5)；讨论了滩涂围垦和河口治理等人类活动对长江三角洲的累计和潜在长期影响，认识到人类活动累计效应可能改变河口三角洲系统自然演变的时空尺度特征，降低河口三角洲系统对河流来沙的捕获能力及其动力地貌固有的缓冲和反馈调节能力，由此增加河口三角洲长期面临的侵蚀和洪水风险(图6)。最后归纳指出长江三角洲面临的海岸侵蚀、洪水、盐水入侵等多种风险灾害问题，指出河口三角洲系统治理和保护措施的短期和中长期影响分析的必要性，抛砖引玉提出未来研究可以重点关注的五方面问题，藉此希望促进从科学研究到管理应用的交叉发展。

5 |( k& n& P& |7 m5 c' n. O

图5. 河流控制型三角洲和潮控型河口及中间过渡型示意图

' m3 k# t: M% s& U# i: F7 _

图6. 自然状态的河口三角洲与人类改造下的河口三角洲系统对比示意图

该研究“Changjiang Delta in the Anthropocene: Multi-scale hydro-morphodynamics and management challenges”发表在《Earth-Science Reviews》（影响因子12.41），郭磊城副研究员为第一和通讯作者，合作者包括河口海岸学国家重点实验室与上海河口海岸科学研究中心人员，以及美国VIMS的Shen Jian教授和荷兰TU Delft的Wang Zheng Bing教授。该研究得到了科技部中美国际合作和中荷战略合作项目、国家自然科学基金、上海科委重点项目等资助。

作者介绍：郭磊城副研究员博士毕业于荷兰Delft理工大学，先后在华东师大和美国加州大学尔湾分校开展博士后研究，2017年晋升为副研究员并留河口海岸学国家重点实验室工作，主攻河口三角洲地貌动力学研究。

原文链接：Guo Leicheng, Zhu Chunyan, Xie Weiming, Xu Fan, Wu Hui, Wan Yuanyang, Wang Zhanghua, Zhang Weiguo, Shen Jian, Wang Zheng Bing, He Qing, 2021. Changjiang Delta in the Anthropocene: Multi-scale hydro-morphodynamics and management challenges. Earth-Science Reviews 223, 103850, www.52ocean.cn

+ r& E; o- l& ?