Science Advances:钻孔揭示密西西比河三角洲湿地稳定性临界值

密西西比河三角洲是全世界最大的三角洲,面积2.6万平方公里,其中包括1.2万平方公里的海岸湿地,是重要的生态区。尽管前人研究已经清楚地表明相对海平面上升对沿海湿地将产生重大威胁,尤其是自上世纪三十年代以来,密西西比三角洲滨海湿地已消失约5000平方公里;但是这些研究主要是基于近现代短尺度的监测数据,缺乏长时间尺度的数据,这对于确定海平面升降对滨海湿地的具体影响及其临界值的确定存在很大不确定性。最近,一项新的研究依托于密西西比河三角洲的钻孔数据表明海平面上升速率3mm/ a,密西西比三角洲湿地的稳定性将受到重要影响(图1)。

图1 研究区域及钻孔位置分布图

        来自美国杜兰大学和南京大学的团队在密西西比三角洲地区获取了上世纪90年代以来积累的355个钻孔资料(图1),利用沉积相分析识别出陆相沉积物和海相沉积物区别,对比不同地区海相沉积物堆积的厚度和高度,重建过去海平面变化在不同海拔高度沉积环境的组合模式,据此揭示海平面对三角洲湿地的影响。研究人员通过钻孔中泥炭沉积与陆相沉积的界线作为海平面的指标来恢复地质历史时期的古海平面位置,并结合年代学结果和高程值,从而获取中晚全新世以来对应钻孔置的古海平面标定点(图2)。

图2 典型钻孔沉积相变特征及年代结果

        研究发现,海平面变化与湿地规模呈现明显的此消彼长特征,当相对海平面上升速率大于3mm/a,密西西比河三角洲地区绝大部分(80%)的湿地将在一个世纪被淹没(图3)。当海平面上升速率超过7.5mm/a,这个时间窗口仅仅只需要50年。另一方面,全球海岸带湿地尽管地貌位置不同,尽管密西西比河三角洲地区相对其他地区要海拔更低一些,但是当前海平面上升速率已经超过3mm/a的临界值了,这愈发说明开展海岸带湿地保护的紧迫性和重要性。

图3 海平面变化与密西西比河三角洲湿地稳定性关系

        上述研究成果发表在最新一期的ScienceAdvances上,详情请点击下方阅读原文,查阅文章。

参考资料:

1.Torbjörn E. Törnqvist, et al, Tipping points of Mississippi Delta marshes due to accelerated sea-level rise, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aaz5512

2. 秦志伟, 海平面上升变快,滨海湿地危险了, 中国科学报. http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/5/440275.shtm (accessed Jun. 18, 2020).

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