林世偉,馬煜曦,薛力銘,江 燦,李秀珍,*

1 華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 崇明生態(tài)研究院, 上海 200241 2 長江三角洲河口濕地生態(tài)系統(tǒng)教育部/上海市野外科學(xué)觀測研究站, 上海 200241

IPCC第五次評估報(bào)告指出,由于海平面上升,全球沿海地區(qū)將遭受越來越多的不利影響,發(fā)生洪泛與海岸侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)遞增[1]。世界上1/3以上的人口生活在濱海地區(qū),一旦這些地區(qū)遭到破壞,將會給當(dāng)?shù)氐木用窈徒?jīng)濟(jì)發(fā)展造成重大損失[2]。因此,制定可以適應(yīng)長期氣候變化的濱海防護(hù)策略是一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)[3- 4]。

鹽沼、紅樹林、海草床等濕地是濱海生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,可以提供固碳、凈化水質(zhì)、生物多樣性保育、消浪等多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[5]。研究表明,即使在風(fēng)暴潮情景下濱海濕地也可以發(fā)揮消浪、緩流作用[6- 7]。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型工程的建造和維護(hù)成本較高,并且對自然生態(tài)系統(tǒng)有負(fù)面影響[2]。2004年以后,許多學(xué)者主張將基于生態(tài)系統(tǒng)的防護(hù)策略作為對結(jié)構(gòu)工程方法的重要補(bǔ)充,融入到未來海岸帶保護(hù)藍(lán)圖中[2, 8- 9]。然而,生態(tài)系統(tǒng)的消浪效度在不同時(shí)空環(huán)境下表現(xiàn)不盡相同,因此,需要深入理解濱海濕地消浪服務(wù)空間分布,才能對海岸帶空間發(fā)展規(guī)劃、生態(tài)修復(fù)資源分配等重要管理決策形成有效指導(dǎo)[3, 10-12]。

目前人類對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的產(chǎn)生缺乏足夠認(rèn)識,加之海陸交界處基礎(chǔ)資料匱乏,一些大尺度的濱海防護(hù)功能評價(jià)以濕地面積或單位面積波高衰減度、經(jīng)濟(jì)價(jià)值代替指示[13-15],這種核算方法在進(jìn)行尺度轉(zhuǎn)移時(shí)會產(chǎn)生誤差。盡管海岸帶工程領(lǐng)域?qū)W者較早開展了植物消波研究[16],但目前生態(tài)學(xué)家對于海洋物理環(huán)境的認(rèn)知是不夠的[17]。濱海濕地的消波過程具有明顯的非線性特征[18- 21],這種非線性體現(xiàn)在植被帶邊緣通常可以消散絕大部分的入射波能,例如在長江口地區(qū)只需要80 m寬的互花米草植被帶即可消散完入射波高,這個數(shù)值在世界其他地區(qū)甚至更低[21]。這意味著先鋒植被在其所屬景觀中對入射波浪的消減貢獻(xiàn)最大,位于先鋒植被后方的其他植被對消波的貢獻(xiàn)則較小。在評估濱海濕地消浪服務(wù)時(shí)融合其非線性特征十分必要[22],因?yàn)榛诰€性思維的評估結(jié)果會誘導(dǎo)管理者做出全部保留濕地或全部轉(zhuǎn)化為其他土地類型的決策,這對土地資源緊張的濱海地區(qū)來說并不是最佳的資源利用方式[23]。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)制圖是制定符合區(qū)域生態(tài)環(huán)境特征與可持續(xù)發(fā)展政策的有利工具[24]。已開展的濕地消浪研究多是小尺度的野外觀測實(shí)驗(yàn)[10, 18]。同時(shí),也有學(xué)者根據(jù)線性波理論提出植物消波模型[16]；如在剛性植物和規(guī)則波前提下,提出Kobayashi指數(shù)與Darlymple冪函數(shù)波高衰減模型[24- 25],并在此基礎(chǔ)上發(fā)展出不規(guī)則波與柔性植物相互作用的改進(jìn)模型[19, 26]。這些模型主要應(yīng)用于斷面尺度的相關(guān)研究[23],僅有少數(shù)學(xué)者開展了區(qū)域尺度以上的消浪功能評估[12, 27],如Marsooli等[12]利用MDO模型探究了美國牙買加灣鹽沼濕地消浪功能,該模型計(jì)算過程復(fù)雜,需要充足的數(shù)據(jù)支持,不便大范圍推廣[28]。因此,需要發(fā)展一套相對簡易的消浪服務(wù)制圖手段來提高公眾對自然生態(tài)系統(tǒng)的重視。

以位于長江口的崇明島自然濱海濕地為例,基于線性波理論植物消波模型,提出一個相對簡易的GIS空間評估模型。從斷面向整個區(qū)域擴(kuò)展,分別模擬了大、小潮升情景下崇明島環(huán)島濱海濕地消波服務(wù)的空間分布。研究嘗試回答以下科學(xué)問題：(1)崇明環(huán)島濱海濕地消波服務(wù)空間分布特征及其影響因素；(2)實(shí)際參與到消波服務(wù)的濕地景觀規(guī)模在不同潮升條件下的變化與空間分布特征；(3)不同濕地景觀類型的消波服務(wù)有何差異。研究結(jié)果可為沿海地區(qū)自然資產(chǎn)核算、濱海濕地保護(hù)與修復(fù)、土地利用政策制定提供科技支撐。

1 研究區(qū)概況

崇明島位于長江入海口(121°09′30″—121°54′00″E,31°27′00″—31°51′15″ N,圖1),總面積1267 km2。全島90%以上的土地高程在3.21 m到4.20 m之間(吳淞零點(diǎn)基準(zhǔn),下同)。環(huán)島主海塘總長220.9 km(含江蘇省興隆沙和永隆沙海塘)[29],受海洋和河流動力交互影響,南北大潮期間潮高差異接近30 cm,大潮時(shí)長江口南、北支表層水體鹽度差異超過26‰[30]。島嶼南岸邊灘多屬于侵蝕或微侵蝕型淤泥灘與草灘,而崇明島北岸與東灘中北部的絕大部分邊灘為穩(wěn)定和堆積型的粉砂-淤泥灘涂[31]。島上已調(diào)查到的植物種類達(dá)到31科74屬89種,典型代表為蘆葦(Phragmitesaustralis)、海三棱藨草(Scirpusmariqueter)與互花米草(Spartinaalterniflora),崇明東灘是全球候鳥遷徙路上的重要驛站,每年有290種約100萬只遷徙水鳥在此過境[32]。研究的評估范圍包括環(huán)島0 m等深線與海塘之間的所有自然潮灘濕地(圖1)。

圖1 研究區(qū)位置與具體岸段計(jì)算斷展示Fig.1 Geographical location of the study area, and transects and boundaries of shores involved in calculation

2 研究方法與數(shù)據(jù)

2.1 光灘與植被帶內(nèi)波浪傳播模擬

波浪在光灘上的衰減率根據(jù)Yang等[18]和史本偉等[33]的野外觀測實(shí)驗(yàn),將大、小潮升期間光灘上的波浪衰減率分別設(shè)為0.06%/m與0.12%/m。對于鹽沼部分,采用Kobayashi指數(shù)形式波高衰減模型來模擬波高在植被帶中的變化[25]：

Hx=Hoexp (-kvx)

(1)

式中,Ho與Hx為植被帶邊緣的入射有效波高與距離植被帶邊緣xm處的波高(m)；kv為衰減系數(shù)(m-1)。研究假設(shè)同種生態(tài)系統(tǒng)所處的高程相對一致,不同生態(tài)系統(tǒng)所處高程可能存在差異,暫不考慮波浪破碎以及陡坎、潮溝等復(fù)雜因素對消浪的影響[11, 34]。kv值受多種因素影響[34],綜合數(shù)據(jù)的可獲取性,本研究僅考慮水深與株高比值對kv的影響。通過收集全球各地不同鹽沼的野外觀測結(jié)果(植株高度、水深、以及波浪經(jīng)過植被帶前后的有效波高),經(jīng)公式(1)推算出不同kv值,將kv值與對應(yīng)的水深/株高比做非線性擬合,獲取kv值與水深/株高比的經(jīng)驗(yàn)公式(R2=0.34,n=64)：

(2)

式中,waterdepth與plantheight分別表示水深與植物株高(m)。不同植物所處水深為潮高與植物生長高程之差,水深數(shù)據(jù)來源于近期長江口附近海圖中發(fā)布的多個水文站點(diǎn)資料,通過克里金插值可獲取沿岸任意位置的大潮升(spring rise)與小潮升(neap rise)數(shù)據(jù)。依據(jù)前人的調(diào)查[35],蘆葦、互花米草與莎草科植物生長最低高程分別為3.0、2.73、2.58 m,3種植物生長季的平均株高分別為2.8、2.03、0.41 m。

2.2 不同植被帶與光灘寬度提取

選取2018年長江口附近云量小于10%且處于較低潮位的Landsat 8 OLI/TIRS(2018- 7- 26)遙感影像,基于ENVI 5.3中的監(jiān)督分類識別不同濕地類型(莎草科植物、互花米草、蘆葦與光灘),最終分類精度大于80%。運(yùn)用ArcGIS 10.4中Feature To Line工具進(jìn)行面轉(zhuǎn)線,再經(jīng)人工矯正得到不同植被帶和光灘向海最遠(yuǎn)分界線(圖1b)。采用數(shù)字岸線分析系統(tǒng)(DSAS 4.0)每隔200 m生成垂直于海塘的斷面(Transects),經(jīng)過篩選后保留918條,通過斷面統(tǒng)計(jì)不同類型植被帶的寬度[36]。

2.3 斷面尺度的消浪服務(wù)核算

2.3.1斷面初始入射有效波高估算

通過2.1、2.2中獲取的斷面和沿岸潮升數(shù)據(jù),提取每個斷面末端端點(diǎn)處的潮升數(shù)值。淺水環(huán)境中,每條斷面的入射有效波高通過公式(3)估算[20, 34]:

Hoffshore=0.3×Dwater_offshore

(3)

式中,Hoffshore和Dwater_offshore為初始入射有效波高與水深(m)。

2.3.2斷面消波高度與實(shí)際參與消波斷面寬度估算

本研究關(guān)注每條斷面最終消波高度以及實(shí)際參與消浪的景觀規(guī)模,在評估中遵循兩個原則：一,潮升條件是否能淹到斷面中每種植被帶。二,是否有波浪進(jìn)入特定植被帶中。以光灘與蘆葦構(gòu)成的斷面為例介紹消波服務(wù)各要素核算方法：當(dāng)光灘寬度足以消散所有波高時(shí),無論潮高是否可以淹到蘆葦群落,蘆葦占據(jù)的斷面寬度不納入消波核算。當(dāng)光灘寬度不滿足消波需求時(shí),則要考慮潮升是否可以淹到蘆葦帶,即當(dāng)潮高可以淹到蘆葦帶時(shí),則通過公式(1)、(2)計(jì)算消散完剩余波高所需最低植被帶寬度,若該寬度大于蘆葦實(shí)際占據(jù)寬度,則認(rèn)為該斷面不足以消散完所有波高,且該斷面所有景觀都參與消波。當(dāng)潮高淹不到蘆葦帶時(shí),則認(rèn)為波浪只能在光灘上衰減,最終消散波高依據(jù)光灘波高衰減率計(jì)算,而剩余波浪可能直接與植被帶和光灘之間的陡坎碰撞,并且剩余植被帶不參與消浪。對于由3個以上不同生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的斷面按上述算法進(jìn)行類推。

2.3.3生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合制圖

使用斷面初始端點(diǎn)將全島岸線分割成為多個相互連接的岸段,采用ArcGIS 10.4中Near工具獲取每個獨(dú)立岸段鄰近斷面的消浪信息和景觀結(jié)構(gòu)組成。采用公式(4)、(5)計(jì)算每個斷面的實(shí)際消波效率、實(shí)際參與消浪斷面的寬度占比。采用基本描述性統(tǒng)計(jì)分析所有斷面的潮高、入射有效波高、實(shí)際消波高度與實(shí)際消波斷面寬度、消波效度與實(shí)際消波斷面寬度比的數(shù)據(jù)分布。采用自然斷裂點(diǎn)法將所有的岸段消波指標(biāo)分成5個等級,并統(tǒng)計(jì)處于該等級的岸段長度占環(huán)島岸線總長的比例。

(4)

(5)

2.4 不同濱海濕地景觀的消波服務(wù)特征

主要受潮灘高程和鹽度的限制,本地濕地植被具有由光灘-海三棱藨草/互花米草群落—蘆葦群落/互花米草群落演替的普遍特征[32]。本研究由海向陸將環(huán)島濕地景觀歸為7類,每一類景觀由單一或多個植被群落呈帶狀組合(表1)。使用箱線圖揭示7種濱海濕地景觀在大、小潮升條件下的實(shí)際消波高度、消波效度、實(shí)際參與消波斷面寬度分布及其差異。

表1 崇明環(huán)島不同岸段濱海濕地景觀類型與空間分布(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

3 研究結(jié)果

3.1 崇明環(huán)島濕地消浪服務(wù)的空間分布特征

大潮升下環(huán)島濱海濕地沿岸潮高與入射波高明顯大于小潮升,實(shí)際消波高度、實(shí)際消波效度比小潮升時(shí)分別提升0.4 m和23.2%(表2)。大、小潮升下,不同岸段實(shí)際消弱波高的空間分布相似,表現(xiàn)為崇明島北岸的實(shí)際消波高度要大于南岸,小潮升時(shí)僅有38.3%的岸段消波高度處于中等等級(0.82—1.07 m),而大潮升期間絕大部分(80.3%)岸段的消波高度均大于0.82 m(圖2)。小潮升時(shí),消波效率與消波高度的空間分布十分相似。在大潮升下,南部除少數(shù)無植被覆蓋岸段外,其余岸段濕地的消波效率有明顯提升,但北岸提升不明顯,環(huán)島消波效率在80%以上的岸段長度比小潮升時(shí)多出約1倍。

表2 崇明環(huán)島濕地消波高度與效度基本統(tǒng)計(jì)

圖2 崇明環(huán)島濕地生態(tài)系統(tǒng)消波服務(wù)空間分布Fig.2 Spatial distribution of wave attenuation service from the wetlands around Chongming island括號中的數(shù)值代表處于該等級的消浪高度或效度的岸段長度占環(huán)島岸線長度比例

3.2 崇明環(huán)島濕地實(shí)際參與消浪的寬度空間分布特征

大潮升時(shí)崇明環(huán)島實(shí)際參與消浪的濕地寬度比小潮升時(shí)增加219 m,斷面寬度占比也有所增加(表3)。崇明島南岸實(shí)際參與消波的景觀寬度總體低于崇明東灘北部,而北部岸段實(shí)際參與消浪的景觀寬度空間分布表現(xiàn)為兩端寬中間窄(圖3)。盡管大潮升時(shí)整體入射波高增加,但崇明北灘附近實(shí)際參與消波景觀寬度增加并不明顯,大潮升期間實(shí)際參與消浪斷面寬度在840 m以上的岸段長度比例比小潮升增加30%(圖3)。大、小潮升下環(huán)島實(shí)際參與消波的景觀寬度占比空間分布大體相似,大潮升時(shí)崇明島南部岸段的實(shí)際參與消波的景觀寬度占比比小潮升有明顯提高(圖3),大潮升時(shí)斷面濕地整體利用率在90%以上的岸線總長占比相對小潮升時(shí)增加15%(圖3)。

3.3 不同濱海濕地景觀的消浪服務(wù)特征

結(jié)果顯示,在小潮升時(shí),“光灘-蘆葦”類消散的波高偏低,而除“光灘”和“光灘-蘆葦”類型外其他類景觀消波高度均較高(>0.75 m)且消波效度接近100%,同時(shí)“光灘”與“光灘-蘆葦”實(shí)際參與消波的斷面寬度普遍較低,但“光灘”參與消波寬度占比是所有類型最高的,接近75%(圖4)。

大潮升時(shí),不同景觀類型的實(shí)際消波高度有明顯增加,其中“光灘-蘆葦”類岸段平均消波高度比小潮升時(shí)高出0.7 m以上。除“光灘”外的其他濱海濕地景觀消波效度接近100%。大潮升下,部分景觀類型實(shí)際參與消波寬度的增幅與實(shí)際消弱波高的增幅不成正比；相比小潮升,大潮升時(shí)“光灘-蘆葦”消弱波高增幅接近200%,遠(yuǎn)高于其參與消浪景觀寬度比例的增加(約30%),這一現(xiàn)象在“光灘-互花米草”類中也有明顯體現(xiàn)。除“光灘”和“光灘-蘆葦”兩種類型外,其他景觀斷面的實(shí)際消浪利用率普遍低于50%(圖4)。

表3 崇明環(huán)島濕地實(shí)際參與消波斷面寬度基本統(tǒng)計(jì)

圖3 崇明環(huán)島濕地景觀實(shí)際參與消波的寬度空間分布Fig.3 Spatial distribution of width of transects engaged in wave attenuation in wetlands around Chongming island括號中的數(shù)值代表處于該等級參與消浪的實(shí)際寬度或?qū)挾缺鹊陌抖伍L度總和占環(huán)島岸線長度比例

4 討論

目前,只有少數(shù)學(xué)者開展了區(qū)域乃至全球尺度的濕地消浪功能評估工作[14, 37],這些研究更關(guān)注濕地在極端事件下的作用。濱海濕地對常規(guī)情況下波浪的響應(yīng)似乎比極端事件更加敏感[38],而針對常規(guī)狀態(tài)下大尺度濱海濕地消浪功能空間分布評估并不多見,本研究通過集合GIS空間分析,進(jìn)行了初步嘗試。

濱海地區(qū)物理環(huán)境因子與生態(tài)系統(tǒng)組成的空間分布及其相互作用異質(zhì)性導(dǎo)致濕地消浪服務(wù)的空間分布也具有異質(zhì)性[5]。潮汐作為濱海濕地中重要的環(huán)境因子,是影響不同岸段生態(tài)系統(tǒng)消波高度和效度的重要因素[20, 39]。潮汐條件直接影響潮灘被淹到時(shí)的水深、范圍和持續(xù)時(shí)間[40],水深與植株高度比對單位距離的植被消波效率有很大影響；在植物未被淹沒時(shí),入射波高越大、植被寬度越大,對波浪的衰減作用越明顯[41]。長江口潮升表現(xiàn)為口外大于口內(nèi),崇明島南岸潮升小于北岸[42],島嶼南岸多為光灘與蘆葦組成的較窄潮灘,小潮升條件下這里的潮高達(dá)不到蘆葦?shù)纳L高程,對應(yīng)的岸段可能只有光灘發(fā)揮消浪作用,但光灘對波能消耗十分有限,因此,在小潮升時(shí)崇明南岸的消波效度偏低。但當(dāng)水深足夠淹到蘆葦帶時(shí),蘆葦群落將會發(fā)揮高效的消波作用。崇明環(huán)島濕地在常規(guī)狀態(tài)下平均消波效度與Narayan等[43]的全球性薈萃分析結(jié)果接近,表明在常規(guī)情況下,自然濕地的消波效度與人工潛堤相當(dāng),但對應(yīng)的生態(tài)修復(fù)成本最多是修筑潛堤的1/2,說明基于生態(tài)系統(tǒng)的海岸帶防護(hù)是一種具有較高效益的方案[43]。

研究表明,一個斷面上的所有生態(tài)系統(tǒng)并非都參與消波,大潮升時(shí)全島斷面參與消浪的平均寬度比例為71%,具體到不同景觀類型中這個比例差異性更加明顯,如“光灘-互花米草”景觀在大潮升時(shí)的實(shí)際參與比例不到37%。鄰近地點(diǎn)的野外觀測研究表明,即使是海三棱藨草這種株高較低的植物,消弱80%的入射波高也只需要185 m[44],而現(xiàn)實(shí)中崇明東灘海三棱藨草群落寬度遠(yuǎn)大于185 m,這說明消浪服務(wù)在空間上具有非線性特征[22]。植被帶前緣的邊界效應(yīng)(boundary effect)是形成這種非線性特征的原因,即當(dāng)波浪與植被帶前緣碰撞時(shí),波高會急劇衰減,但隨后植物對波高的衰減強(qiáng)度會逐漸變?nèi)鮗16, 45]。因此,就消浪服務(wù)而言并不是所有的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)都會發(fā)揮作用[5],在進(jìn)行自然資本核算時(shí)需要考慮生態(tài)系統(tǒng)空間位置屬性對其實(shí)際價(jià)值評估的影響。

本研究可為海岸帶地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)管理與應(yīng)對長期氣候變化提供科技支持。崇明島南岸大部分岸段長久處于侵蝕狀態(tài)[31],迫切需要對特定岸段實(shí)施主動的生態(tài)修復(fù)措施。近10年來長江入海徑流量的增加為提高植被修復(fù)成功率增添了有力保障[46]。研究表明,“光灘-莎草科植物—蘆葦”的消浪效度較高,建議在特殊岸段的蘆葦群落前擴(kuò)種海三棱藨草或藨草等植物,減輕海浪對自然岸線的沖擊。在大潮升時(shí),斷面利用率在90%以上的岸段總長度增加了15%,這意味著一旦遭受風(fēng)暴潮等極端天氣,這類岸段的濱海濕地可能無法滿足防災(zāi)需求。對于此類岸段,應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)控和景觀布局優(yōu)化,可以在無植被岸段先通過輔助的工程措施抬升灘面后,再逐步擴(kuò)增海三棱藨草或藨草,或在無植被覆蓋的低鹽度高潮灘引種一定寬度的高大喬木,如池杉、江南榿木、旱柳等[32]。整體而言,環(huán)島濱海濕地不適宜進(jìn)行大規(guī)模的圍墾或向外建造更高標(biāo)準(zhǔn)的海塘,這是為確保在海平面上升時(shí),有足夠的適宜空間供不同高程的濕地向陸遷移[2]。建議重新評估現(xiàn)有堤外植被與舊海塘的結(jié)合是否可以應(yīng)對極端事件[9],盡量減少破壞自然環(huán)境和浪費(fèi)社會資源。

近海波浪多為不規(guī)則波,在不規(guī)則波情景下,模擬波浪在植物群落中的傳播過程更加復(fù)雜[16]。除水深/株高比外,風(fēng)速、風(fēng)向、基底性質(zhì)、生物量、植株密度、植株莖稈韌性等因素都會影響消浪的效果[8]。其中,莖稈柔韌性對消浪的影響是目前研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)[47],相關(guān)報(bào)道多見于基于材料模型的室內(nèi)水槽實(shí)驗(yàn)研究[47-48],受研究技術(shù)的限制,目前難以將波浪要素的比例和植物模型的幾何比例以及現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行有效統(tǒng)一[16],當(dāng)研究尺度擴(kuò)展到區(qū)域乃至全球時(shí),許多關(guān)鍵數(shù)據(jù)獲取和參數(shù)量化更為困難[14, 28]。本研究在向區(qū)域尺度應(yīng)用時(shí),改進(jìn)了前人在使用模型時(shí)未考慮水深和景觀組成對消波影響的缺憾。研究所采用的kv經(jīng)驗(yàn)公式綜合了全球各地具有不同生物量、植株密度的鹽沼野外觀測數(shù)據(jù),以彌補(bǔ)單一物種觀測樣本不足對參數(shù)擬合結(jié)果的影響。此外,研究區(qū)內(nèi)3種植物的高度和生長高程差異十分明顯[35],使用該模型可以在一定程度上體現(xiàn)3種植物群落在消浪效度上的相對差異。因此,該方法值得在更大空間尺度的研究中進(jìn)行改進(jìn)、驗(yàn)證和應(yīng)用。河口海岸地區(qū)水動力條件與濕地植物的生理生態(tài)特征在不同季節(jié)表現(xiàn)并不一致。研究中使用的植被參數(shù)均在夏季采集,理論上是一年中植物消浪最有效的時(shí)期。目前僅有少數(shù)學(xué)者開展了植物在其他季節(jié)的消浪觀測[4, 44]；Schoutens等[4]在德國易北河河口的研究表明,當(dāng)?shù)囟竞０毒哂懈鼜?qiáng)的防浪需求。長江口地區(qū)冬季平均波高較其他季節(jié)要高[42],這對應(yīng)用基于自然的濱海防護(hù)方案提出新的挑戰(zhàn),需要后續(xù)的研究來填補(bǔ)這項(xiàng)空缺。

5 結(jié)論

本研究結(jié)合GIS與Kobayashi指數(shù)形式波浪衰減模型,分別模擬了大、小潮升情景下崇明環(huán)島濕地消浪服務(wù)的空間分布,探究不同濱海濕地景觀的消波貢獻(xiàn)差異,填補(bǔ)了前人忽略對常規(guī)狀態(tài)下消波服務(wù)空間分布研究的空缺。結(jié)果表明,濕地消浪服務(wù)的各項(xiàng)指標(biāo)隨潮升的增加而增強(qiáng),大、小潮升條件下,環(huán)島濕地的平均消波高度分別為0.94,0.54 m與效度分別為83.6%、60.4%,崇明環(huán)島濕地消浪服務(wù)的空間分布是物理環(huán)境與生物因子的空分布及其相互作用異質(zhì)性的結(jié)果,濕地消波高度大體表現(xiàn)為北岸高于南岸,消波效度與消波高度的空間分布僅在小潮升下相似,大潮升時(shí)環(huán)島絕大部分岸段消波效度達(dá)到80%以上。濱海濕地消浪服務(wù)在空間上具有明顯的非線性特征；在大、小潮升條件下,環(huán)島各斷面實(shí)際參與消波的平均斷面寬度比分別為70.8%和55.1%,該指標(biāo)在不同景觀類型之間的差異十分明顯。研究結(jié)果為相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估和自然資本的精細(xì)化核算提供了依據(jù),也為鹽沼濕地生態(tài)修復(fù)規(guī)劃提供了參考。