Nienhuis J H, Ashton A D, Edmonds D A, et al. Global-scale human impact on delta morphology has led to net land area gain[J]. Nature, 2020, 577(7791): 514-518.
河流三角洲是地球上最具经济和生态价值的环境之一。即使在海平面上升的情况下,
随着沉积物供应的减少和气候变化对其沉积物收支的影响,三角洲仍然越来越容易受到沿海灾害的威胁,从而改变三角洲形态,可能导致侵蚀。
然而,三角洲沉积物收支、波浪和潮汐等海洋力与三角洲形态之间的关系一直没有得到充分量化。在本文中,
我们展示了全球约11,000个沿海三角洲的形态是如何受到河流筑坝和森林砍伐的影响的,这些三角洲的规模从小型湾头三角洲到大型三角洲不等。
我们引入了一种模型,表明现代三角洲形态在波浪(约占80%)、潮汐(约占10%)和河流(约占10%)主导之间形成连续的变化,但大多数大型三角洲是潮汐和河流主导的。
在过去30年里,尽管海平面上升,全球三角洲的年净土地面积增加达54±12平方千米,其中1%最大的三角洲贡献了30%的所有净土地面积增加。
人类活动是这些净土地面积增长的重要驱动因素——
25%的三角洲增长可归因于森林砍伐引发的河流沉积物供应增加
。然而,对于近1000个三角洲而言,河流筑坝导致人类沉积物流的严重(超过50%)减少,迫使三角洲土地年损失达到12±3.5平方千米(标准差2)。并非所有三角洲在河流筑坝后都会失去土地:一些向潮汐主导过渡的三角洲目前正通过河道填充过程增加土地。尽管如此,随着海平面上升的加速,近期的土地增加不太可能在整个21世纪得以持续。了解波浪和潮汐对沉积物的重新分配将是成功预测人类驱动三角洲变化的关键。
图 1.
预测的原始三角洲形态的全球分布。
a, Galloway7三元图,重新绘制以显示相对沉积物流量Qwave、Qtide和Qriver(参见方法部分)。插图为代表性三角洲形态的卫星图像,箭头指示预测的沉积物流向和流量大小。图1、3及扩展数据图5中的地图图像来自NASA、Google Earth、TerraMetrics,2019年。 b, 10,848个三角洲的预测原始(Qriver_p)形态,按河流沉积物流量大小和颜色分类。坐标轴采用S型函数,而非线性函数,以更好地展示强烈波浪、河流或潮汐主导的三角洲分布。 c, 预测的原始三角洲形态的全球地理分布。
图 2.
从原始到未来平衡条件的三角洲形态变化预测。
a, 箭头指示预测变化的方向和幅度。颜色和厚度表示原始的河流沉积物流量。 b, 预测的人类驱动的三角洲形态变化,选取了若干著名的三角洲进行分析。
图3.
1985–2015年期间三角洲土地面积变化的速率与驱动因素。
a, b, 与河流沉积物供应变化(a)和原始三角洲形态(b)相关的土地面积变化速率。 c, d, 尼罗河三角洲(埃及)(c)和奥尔德河三角洲(澳大利亚)(d)的土地变化。