台风对长江口潮间带湿地沉积动力过程的影响

1、台风对长江口潮间带湿地沉积动力过程的影响热带气旋是人类面临的最为严重的自然灾害之一。台风是一种高强度的热带 气旋，对很多沿海地区产生巨大影响。在全球气候变暖和海平面加速上升的今天, 台风发生的频率、强度及其所带来的灾害损失逐渐增大，已成为一个不争的事实。 台风对社会经济产生的影响已广为人知。但是，台风尤其是远程台风（指台风路径与研究区域距离较远，未直接登陆该 区域）对海岸生态环境的影响研究较少。潮间带湿地是受台风影响的脆弱生态系 统，开展台风对潮间带湿地沉积动力过程的原位监测研究十分重要。本文选取长 江口南汇潮滩（无潮沟发育）和崇明东滩潮沟为研究对象,利用先进的高分辨率 潮流、波浪、悬沙浓度、

2、高程等测量仪器进行现场观测,获取了 15个台风前、中、 后的系列数据，开展台风对潮间带湿地沉积动力过程影响的原位观测研究。其中, 一个为近距离台风（台风中心与野外观测点的最小距离为60km）,14个为远程台 风（各台风中心与研究区域的最小距离为4502000 km）。主要结果和结论如下：1）台风对潮滩湿地水动力影响受台风浪及近岸大风影 响,潮滩水动力大大增强。近岸有效波高与台风影响因子相关关系分析表明，近岸 波高与台风强度变化不完全同步,而是有14个潮周期的滞后现象。 这主要是因为远程台风与研究区域存在较远距离，台风中心附近产生的台风浪需 要一段时间才能传播到长江口区域。为了排除潮差对潮流流速

3、及波高的影响，特 选取潮况相似的平静天气和台风天气潮周期，进行水动力对比研究。结果表明，台风影响期间，潮滩潮周期平均有效波高是相似潮况平静天气下 的3.1倍,平均潮流流速是相似潮况平静天气下的1.5倍,平均波-流联合剪切应 力（t cw）是相似潮况平静天气下的1.8倍。2）台风对潮滩湿地悬沙 浓度的影响潮滩近底约1 m悬沙浓度剖面数据研究结果表明，潮周期平均悬沙浓 度与t cw值高度正相关，并且随着t cw的增大，悬沙浓 度呈指数趋势增加。这表明，远程台风通过影响潮滩水动力,进而影响着潮滩的悬 沙浓度。相似潮况下，远程台风影响期间潮周期垂向平均悬沙浓度是正常天气下 的 1.72.9 倍。台风影

4、响显著时刻，潮滩近底层悬沙浓度超过了仪器检测上限，浮泥层最大厚度接近1 m。台风对悬沙浓度的影响持续时间长于对水动力的影响，因为在台 风影响后期水动力逐渐减弱，水体中悬浮沉积物的沉积需要一些时间，即出现悬 浮沉积物“沉降滞后效应”。3）台风对潮滩稳定性的影响南汇潮滩观测架附近， 高频率潮滩相对高程测量结果表明，潮滩高程受远程台风影响显著，滩面高程随 台风影响的增强而蚀低，随着台风影响的减弱而逐渐淤高。其中台风“狮子山” 期间、“莫兰蒂”与“马勒卡”双台风期间及台风“鲇鱼”期间潮滩表面出现明 显侵蚀现象，台风“莫兰蒂”、“马勒卡”影响结束后潮滩呈现快速回淤状态。观测架附近,滩面相对高程的变化趋势

5、与T cw呈负相关关系，并 且这些变量之间的相关系数为0.6。这表明随着T cw值的增加，潮滩 趋向于侵蚀，反之亦然。在垂直于岸线方向上，潮滩高程断面观测结果表明,双台 风影响期间,盐沼潮滩内部和潮间带中部处于淤积状态，其中盐沼潮滩内部平均 淤高0.21 m,最大淤积厚度0.45 m;光滩-草滩交界处和潮间带下部，处于侵蚀状 态，光滩-草滩交界处侵蚀最强烈，最大侵蚀深度达0.28 m。此外，在光滩-草滩交 界处的一个冲积沙坡，受双台风影响后沙坡整体向陆迁移了约30 m,沙坡坡顶变 窄，坡度变陡，后退的沙体掩埋了原有植物。4）台风对潮滩表层沉积物的影响潮滩表层沉积物粒径及其组成，对潮滩水动 力变

6、化响应敏感。台风影响期间,潮滩水动力大大增强，细颗粒悬浮沉积物难以沉 降，潮滩表层原有细颗粒也可能被再悬浮进入水体,随着涨落潮水流搬运、再分布, 潮滩表层沉积物粒径出现粗化,沉积物组分中砂含量增大；台风影响过后，潮滩水 动力逐渐减弱，潮滩表层开始接受水体中悬浮颗粒的沉降,潮滩表层沉积物粒径 出现迅速细化，沉积物组分中粘土、粉砂含量增大。由于远程台风与研究区域距 离较远，台风产生的涌浪传播到近岸需要一段时间，故潮滩表层沉积物粒径及组 分的变化与远程台风强度变化不完全同步，具有14个潮周期的滞后 性。此外，潮间带湿地不同地段沉积物对台风的响应程度也不同，光滩表层沉积物 受台风影响最大，沉积物粗化可

7、达原沉积物粒径的2倍以上，潮沟和盐沼潮滩中 下部次之,盐沼潮滩中上部影响最小。表层沉积物分选性，台风影响后比台风影响前更好,峰度变得更为窄尖。5） 台风对潮沟水沙输运的影响与平静天气相比，台风“摩羯”和“温比亚”影响期 间，近岸风速增大34倍,有效波高增大715倍，潮流流速 增大约12倍。台风浪浪、强降雨和潮流流速的增强，加大了对水体 的扰动，底床沉积物被大量悬浮进入水体,使水体悬沙浓度比相似潮况平静天气 下大311倍。进入水体的沉积物，随着涨落潮潮流搬离了原地，使盐 沼外光滩、潮沟及其附近盐沼滩遭受侵蚀。含沙量增大的水体，随着涨落潮潮流输入和输出盐沼潮沟内部，呈现“大进大 出”的特点,潮周期内潮沟单宽泥沙输运通量比平静天气下大433 倍,单宽泥沙净输沙量大817倍。但由于盐沼内部水动力较弱，茂密 的盐沼植被具有捕沙和