河口海岸学国家重点实验室李秀珍研究员团队在风暴事件与盐沼湿地相互作用方面取得新进展。研究揭示了光滩-盐沼过渡带植被斑块动态对超强台风沿海-陆高程梯度的响应特征，阐明了极端动力条件下光滩-盐沼过渡带空间格局快速转变的关键机制。相关成果以“Response of a patchy intertidal mudflat-marsh transition zone to a typhoon”为题发表于海洋科学领域权威期刊Limnology and Oceanography。
受气候变化及海平面上升的影响，风暴事件（包括台风/飓风/热带气旋、温带气旋）未来发生的频率和强度预计将更加极端，河口海岸地区对盐沼湿地稳定、可持续防护能力的需求将大幅增加；同时，风暴带来的强风、强水动力、强侵蚀破坏盐沼湿地结构完整性，威胁其防护功能。然而，当前研究主要聚焦于个体至群落尺度下盐沼植被对风暴潮的响应，并未充分考虑空间异质性对此带来的影响，制约了对盐沼湿地结构与功能稳定性的有效预测。具体来讲，由海向陆的景观特征由无植被覆盖的光滩逐渐过渡到盐沼植被带，而这类过渡区的地表覆被如何响应风暴事件？目前尚缺乏实证。这一研究空白限制了对盐沼生态系统抗性形成与演变机制的深入理解。本研究以长江口崇明东滩光滩-盐沼过渡带为例（图1），通过对2021年夏季超强台风“烟花”期间的全过程现场观测，结合台风前后（约10天）无人机航测，获取波浪、流速、湍流、底床高度以及高分辨率滩面高程和植被覆盖等综合信息，沿高程梯度解析盐沼植被斑块的动态变化。结果表明：（1）台风期间，波能密度、峰值流速、湍流动能密度沿 200 米长的光滩-盐沼过渡区分别衰减26.8%、30.2%、16.7%，侵蚀深度从7.17 cm降至5.05 cm（图2）；（2） 盐沼植被扩张与损失之间在高程2.87 m附近转换（图3，图4），2.87 m以下植被斑块以损失为主，2.87 m以上植被斑块以扩张为主，台风在2.87 m以上并未对盐沼植被损失有显著影响；（3）沿高程梯度，植被斑块依次经历消失（<2.87 m）、破碎（2.82-2.87 m）、扩散（2.87-3.02 m）、合并（>3.02 m）四种空间重构过程（图4）。由海向陆高程和植被覆盖增加的共同作用增大了台风影响下强干扰向岸传播阻力，同时与斑块属性相关的植被自身抗干扰能力也随高程增加而增强，二者之间沿高程梯度形成空间权衡（图5），盐沼损失由海向陆逐渐减少，直至在高程阈值附近扩张超过损失。![]()
图1 台风“烟花”与观测样地：（a）台风“烟花”路径示意；（b）研究样地位置；（c）研究样地无人机影响，站点A和B分别代表两个现场观测站点；（d）样地距台风中心的距离与风速；（e）站点B的实测水深（红线）与预报高潮位（蓝点）![]()
图2 站点A（红色）、站点B（蓝色）的水动力和滩面变化观测结果：（a）研究区与台风中心距离即风速；（b）波能密度；（c）峰值流速，即每个测量脉冲流速值的上90%分位数；（d）湍流动能密度；（e）侵蚀深度（以传感器与滩面初始距离为参考）
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图3 基于无人机影像的地表制图：（a）台风前滩面高程；（b）台风前后盐沼植被变化
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图4 盐沼植被斑块特性沿高程梯度的变化（绿色为台风前，棕色为台风后）：（a）盐沼植被占比；（b）植被斑块数；（c）对数变换后的面积及安全平均斑块面积；（d）斑块面积变异系数。阴影区域代表95%置信区间；I，II，III，IV分别代表斑块损失、斑块破碎、斑块扩散、斑块聚合四种空间重构过程
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图5 沿高程梯度植被斑块对台风响应示意图：（a）简化的潮滩-盐沼连续体；（b）由海向陆随水深降低、植被盖度增加，水团所携带的波/流能量也随之减弱；（c）强物理干扰与盐沼植被抗性沿海-陆高程梯度的空间权衡关系；（d）台风“烟花”期间无人机实拍同时观察到的植被扩张（左）和植被损失（右）
研究基于野外实证，强调外界突发强干扰与盐沼自身抗性形成权衡关系，并由此塑造了斑块化植被动态的空间格局。这一认识有助于进一步理解盐沼景观特征对生态功能的贡献，即具有典型斑块状格局特征的光滩-盐沼过渡带在潮滩-盐沼连续体中起到重要的“能量过滤器”作用，在此作用下实现空间格局有高度动态（植被斑块与光滩共存）向稳定状态（连续植被带或单一光滩）的转变，以维持系统整体在高能事件中的相对稳定。论文第一作者为华东师范大学博士毕业生薛力铭，通讯作者为李秀珍研究员，共同作者主要有华东师范大学史本伟研究员、比利时安特卫普大学Ken Schoutens博士和Stijn Temmerman教授等；第一完成单位为华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，合作单位包括安特卫普大学ECOSPHERE研究组、北京师范大学环境学院、中交上海航道勘察设计研究院有限公司等。本研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、上海市“科技创新行动计划”社会发展科技攻关、国家留学基金等项目资助。Xue, L., Shi, B., Schoutens, K., Li, T., Sun, J., Ma, Y., Hu, Y., Liu, Z., Wang, D., Xing, F., Li, X. and Temmerman, S. (2024), Response of a patchy intertidal mudflat-marsh transition zone to a typhoon. Limnol Oceanogr. https://doi.org/10.1002/lno.12707本文转自网络，仅用于学术分享，若有侵权，请联系微信号：EcoGeoDaily 删除或修改！
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