美國(guó)羅格斯大學(xué)地球與行星科學(xué)系林玉成團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合廣東省科學(xué)院廣州地理研究所、中山大學(xué)等機(jī)構(gòu)的相關(guān)學(xué)者，重建了中國(guó)東南沿海過(guò)去11700年的海平面變化歷史，發(fā)現(xiàn)由氣候變化驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)代海平面上升已打破長(zhǎng)達(dá)4000年的穩(wěn)定期，并揭示了氣候變化導(dǎo)致的全球海平面上升與人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致的地面沉降正在共同加劇沿海城市的洪澇風(fēng)險(xiǎn)。研究成果以“Modern sea-level rise breaks 4,000-year stability in southeastern China”為題，于近日在線(xiàn)發(fā)表于Nature。

美國(guó)羅格斯大學(xué)地球與行星科學(xué)系林玉成博士（現(xiàn)就職于澳大利亞CSIRO）為論文第一作者兼通訊作者。省科學(xué)院廣州地理所張雅澤博士、美國(guó)羅格斯大學(xué)Robert E. Kopp杰出教授和Praveen Kumar博士、中山大學(xué)熊海仙和鄭卓教授、英國(guó)約克大學(xué)Fiona D. Hibbert博士、廈門(mén)大學(xué)余鳳玲教授、美國(guó)杜蘭大學(xué)S?nke Dangendorf（David and Jane Flowerree講席教授）、英國(guó)杜倫大學(xué)乙海琳博士參與了此項(xiàng)研究。

海平面上升是氣候變化最明確的信號(hào)之一，正在重塑全球海岸線(xiàn)，并通過(guò)加劇海岸侵蝕、海水入侵和沿海洪澇災(zāi)害，威脅著擁有數(shù)億居民的沿海城市的可持續(xù)發(fā)展。衛(wèi)星觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，過(guò)去30年全球海平面上升速率已翻倍（從1993年的2.1毫米/年增至2023年的4.3毫米/年），但一些關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題仍然困擾著科學(xué)界：在近期地質(zhì)歷史中是否出現(xiàn)過(guò)類(lèi)似的上升速率？究竟是什么驅(qū)動(dòng)我們所觀(guān)測(cè)到的海平面變化？現(xiàn)代加速上升中有多少源于自然變率，又有多少來(lái)自人類(lèi)影響？

與主要受大氣和海洋過(guò)程控制的溫度變化不同，海平面變化涉及大氣、海洋、冰凍圈、沉積過(guò)程以及固體地球過(guò)程之間的復(fù)雜相互作用。這種復(fù)雜性使得理解海平面變化的驅(qū)動(dòng)因素極具挑戰(zhàn)，特別是在缺乏現(xiàn)代儀器觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的地質(zhì)時(shí)間尺度上。更為關(guān)鍵的是，大部分現(xiàn)代觀(guān)測(cè)僅持續(xù)不到60年，而許多海平面變化過(guò)程的演化周期卻長(zhǎng)達(dá)數(shù)百至上萬(wàn)年（如海洋環(huán)流調(diào)整、冰蓋動(dòng)力學(xué)響應(yīng)、地幔均衡調(diào)整等）這種時(shí)間尺度的不匹配進(jìn)一步增加了準(zhǔn)確評(píng)估長(zhǎng)期海平面變化趨勢(shì)的難度。中國(guó)東南沿海是世界上最繁忙的海岸線(xiàn)之一，匯聚了長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲等超大城市群，上海、香港、深圳等特大城市均坐落于此，擁有超過(guò)1億人口，是中國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、人口最密集的核心區(qū)域。準(zhǔn)確理解該區(qū)域海平面變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，對(duì)于科學(xué)評(píng)估沿海城市面臨的洪澇風(fēng)險(xiǎn)、制定有效的適應(yīng)策略具有重要意義。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，該課題組通過(guò)將先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)和物理模擬方法應(yīng)用于地質(zhì)記錄，并結(jié)合驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)，成功分離了過(guò)去1.17萬(wàn)年來(lái)各東南沿海城市海平面變化背后的各個(gè)驅(qū)動(dòng)因素。這就像將復(fù)雜的交響樂(lè)分解為各個(gè)樂(lè)器的聲部——研究團(tuán)隊(duì)需要分離每個(gè)過(guò)程，才能理解海平面變化的完整圖景并評(píng)估當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 過(guò)去4000年全球平均海平面變化速率分布

過(guò)去1.17萬(wàn)年來(lái)全球海平面主要經(jīng)歷了三個(gè)階段:

階段一——冰期向間冰期過(guò)渡（11,700-4,200年前）：隨著地球從末次冰期過(guò)渡到當(dāng)前間冰期，北美、北歐以及南極大陸冰蓋的融化最初驅(qū)動(dòng)全球平均海平面以超過(guò)10毫米/年的速率快速上升，到該階段末期逐漸減緩至不到1毫米/年。

階段二——4000年的穩(wěn)定期（約4,200年前至1850年代）：在長(zhǎng)達(dá)4000年的時(shí)間里，全球平均海平面上升速率在0毫米/年上下波動(dòng)，處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。在這一穩(wěn)定時(shí)期，自然氣候變率、地質(zhì)過(guò)程和海岸過(guò)程等區(qū)域因素主導(dǎo)了沿海環(huán)境的演變。

階段三——現(xiàn)代加速期（1850年代至今）：人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致的溫室氣體排放打破了延續(xù)4000年的穩(wěn)定格局，使全球平均海平面上升速率從19世紀(jì)初的0.1±0.2毫米/年加速到1900年以來(lái)的1.5±0.2毫米/年——這一速率極有可能超過(guò)至少過(guò)去4000年中任何一個(gè)世紀(jì)的水平（圖1）。

現(xiàn)代海平面上升所帶來(lái)的威脅：

全球海平面上升與區(qū)域地面沉降形成復(fù)合威脅：在全球平均海平面以創(chuàng)紀(jì)錄速度上升的同時(shí)，中國(guó)東南部主要城市正在經(jīng)歷快速沉降。在研究的20個(gè)沿海大城市中，2015-2022年期間的實(shí)測(cè)沉降有至少94%源于人類(lèi)活動(dòng)——主要是地下水過(guò)度開(kāi)采和大規(guī)模城市建設(shè)，自然過(guò)程的貢獻(xiàn)微乎其微。在每個(gè)被研究的城市中都存在一些區(qū)域的沉降速度要快于全球海平面上升速度。這意味著中國(guó)東南沿海城市不僅要承受氣候變化導(dǎo)致的全球海平面上升威脅，同時(shí)還面臨地表快速下沉的雙重壓力，使得這些城市的相對(duì)海平面上升速度遠(yuǎn)超全球平均水平。

圖2 自然造成的陸地抬升（黃色區(qū)域）下沉（紫色區(qū)域）

沉降熱點(diǎn)與人口經(jīng)濟(jì)中心高度重合：研究揭示，三角洲和盆地環(huán)境——特別是長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲以及韓江三角洲（潮汕地區(qū)）——由于數(shù)千年來(lái)河流搬運(yùn)沉積的厚層沉積物發(fā)生壓實(shí)，天然易發(fā)生緩慢沉降（圖2），但自然導(dǎo)致的沉降速率基本較?。?lt;1毫米/年）。然而，人類(lèi)活動(dòng)可以顯著加速沉積物壓實(shí)進(jìn)程（如地下水過(guò)度開(kāi)采、大型建筑物荷載等），使地表沉降速率急劇上升。在所研究的20個(gè)城市中，部分區(qū)域的沉降速率可超過(guò)20毫米/年，可達(dá)目前全球平均海平面上升速率（約4.3毫米/年）的5倍以上。這形成了一種危險(xiǎn)的耦合效應(yīng)：這些對(duì)人類(lèi)活動(dòng)最敏感、沉降最嚴(yán)重的三角洲地區(qū)恰恰是數(shù)千萬(wàn)人口的聚居地，也是中國(guó)人口最密集、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的核心區(qū)域。結(jié)果是，這些人口和經(jīng)濟(jì)中心因地面沉降而承受著遠(yuǎn)超全球平均水平的相對(duì)海平面上升威脅（圖2）。

該研究具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。研究證明，現(xiàn)代海平面上升已打破4000年的穩(wěn)定期，當(dāng)今沿海城市面臨的洪澇和侵蝕風(fēng)險(xiǎn)并非自然周期的一部分，而是進(jìn)入了前所未有的新階段。更為嚴(yán)峻的是，全球海平面加速上升與人為地面沉降的疊加，創(chuàng)造了地質(zhì)記錄中從未出現(xiàn)過(guò)的復(fù)合威脅，對(duì)中國(guó)及全球沿海特大城市的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

該研究為制定應(yīng)對(duì)策略提供了科學(xué)依據(jù)。削減全球溫室氣體排放固然至關(guān)重要，但地方層面因地制宜的適應(yīng)措施同樣不可或缺——包括科學(xué)的地下水管理、嚴(yán)格的建筑與填海政策以及基于自然的海岸防御措施。上海的實(shí)踐提供了成功范例：20世紀(jì)中后期，上海曾面臨嚴(yán)重的地面沉降問(wèn)題，但在識(shí)別出過(guò)量地下水開(kāi)采是主要成因后，通過(guò)實(shí)施嚴(yán)格的地下水管控措施，成功大幅減緩了沉降速率，充分證明了地方針對(duì)性行動(dòng)的有效性。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)，保護(hù)沿海城市需要全球氣候減排與地方適應(yīng)措施的協(xié)同推進(jìn)。

參考來(lái)源

廣東省科學(xué)院廣州地理研究所《 省科學(xué)院廣州地理研究所科研人員參與揭示“現(xiàn)代海平面上升打破中國(guó)東南沿海四千年穩(wěn)定期”》

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