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走进滨海湿地 探查“防灾前哨”

来源:中国海洋报 作者:高悦 人气: 发布时间:2019-02-20 13:24:36

走进滨海湿地 探查“防灾前哨”——自然资源部海洋减灾中心开展滨海湿地防灾减灾功能研究纪实

湿地被称为“地球之肾”,也是水资源“贮存器”“储碳库”和“物种基因库”。作为湿地重要组成部分的滨海湿地除了发挥着维持生物多样性等生态功能外,还具有重要的海洋防灾减灾功能。

2018年10月10日,习近平总书记在中央财经委员会第三次会议上指出,要大力提高我国自然灾害防治能力,实施海岸带保护修复工程,建设生态海堤,提升抵御台风、风暴潮等海洋灾害能力。

为贯彻落实总书记讲话精神,2018年,自然资源部海洋减灾中心率先牵头开展我国滨海湿地“海洋卫士”防灾减灾功能评价与体系构建。项目组通过多次实地调研,最终选取广东汕尾市海丰县梅海红树林育苗场、上海金山区沿海草本植被区域为试点,揭示滨海湿地“海洋卫士”生态减灾功能的机理,完善滨海湿地防灾减灾功能的建植优化技术,为提高我国海洋自然灾害防治能力提供技术支撑。

红树林波浪能耗散效果显著

红树林生态系统是世界上最富多样性、生产力最高的海洋生态系统之一。作为海岸防护林的第一道防线,它能够加速滩地淤高和向海伸展,使海滩面积不断扩大和抬升,从而达到巩固堤岸的效果。

为摸清试点地区的红树林分布详情和近岸水动力数据,项目组多次对汕尾市海丰县梅陇镇沿海红树林进行实地观测调查。

观测调查包括无人机航测获取的研究区域灾前、灾后高清影像,合成了研究区域的正射影像和3D地图,分析了红树林的植被分布面积、种植密度以及郁闭度。此外,利用游标卡尺等测量工具现场测量了红树林植被的高度、基径、枝条分级以及枝条直径、叶片数量及叶片形态等植被参数。

台风风暴潮等灾害过程的观测数据尤为重要。2018年9月,台风“山竹”来袭,项目组顶风冒雨,深入现场开展红树林的减灾作用及红树林的台风灾害适应性的现场观测调查。通过实地勘察,项目组选取了可以代表红树林区域海洋动力灾害特征的断面布放观测仪器,在台风“山竹”之前、影响期间以及灾后,对红树林区域近岸水位、潮汐和海浪等数据进行了定量测量,获取了重要的一手观测数据。

到目前为止,项目组已开展了红树林消浪减灾功能评估水槽物模试验。根据现场调研植被参数,选取适宜的模型树作为红树林模型,共开展60多个不同工况下红树林区域波高衰减实验,并对30个实验工况开展无植物对照实验。

实验结果显示,红树林对于台风风暴潮(含近岸浪)的波高衰减能力非常明显,表明红树林对于波浪能量的耗散具有显著效果。

在现场调研成果上,项目组再接再厉,考虑植被不同生长期、直径和植被区空隙率等植被参数不同,针对性地开展了红树林湿地消浪数值模拟。综合现场观测、物模和数值模拟的结果,项目组发现150米林宽(纵深)的红树林对风暴潮(含近岸浪)的波高消减率为80%以上。通过台风灾前、灾后的调查对比,进一步验证了红树林的消浪减灾作用。

草本植被海浪消减作用较高

滨海草本植被在海浪作用下可改变自身形态降低海浪对植被本身的冲击力。因此,滨海湿地中草本植被的减灾作用也是项目组研究的重点。

2018年,减灾中心组织人员通过无人机航测获取草本岸线及近岸滩涂高清影像,设置5个植被参数测量样方,测量了草本植被的株高、直径、分节数量、叶片数量等植被参数和近岸水动力参数。

在“玛莉亚”“安比”“云雀”等台风影响期间,项目组多次深入上海金山区实地勘察,成功观测到了区域近岸水位、潮汐和海浪等数据。

随后,项目组立即开展了草本湿地植被消浪数值模拟实验。实验发现,植被密度、植物杆径和植被宽度对波浪消减率的影响很大,综合现场观测、数模实验,项目组发现草本植被对海浪有较高的消减作用。

分析结果表明,30米宽(纵深)的草本植被带消浪率达70%以上。同时,根据现场测量的植被参数,采用数值模型模拟了波浪在草本带传播过程中的消减作用。模拟结果表明,100米宽的草本湿地消浪率可达90%以上。草本植物表现出极好的灾害适应性,能在一般海洋灾害中保持完好。

珊瑚礁有效降低海浪强度

珊瑚礁,被誉为“海底热带雨林”,不仅是近岸海域生态稳定的重要基础,也是高效的天然防波堤。珊瑚礁表面崎岖不平,充满裂缝和坑洼。这使它们能打碎海浪,摩擦消耗海浪能量,有效降低海浪强度。

研究珊瑚礁的每个步骤都很艰难。2018年,减灾中心通过多次调研、咨询和论证,了解掌握了珊瑚礁现场观测调查方法和珊瑚礁生态系统与海洋动力灾害的关系,确定了“珊瑚礁海洋动力灾害破坏机理与风险预警方法研究”工作的目标、任务和实施方案,并结合现场调查、物理模型试验和数值模拟方法,开展了珊瑚礁海洋动力灾害破坏机理与风险预警方法研究。

项目组经过多次调研,最终选取海南省周边珊瑚礁区域为试点,探查风暴潮海洋动力过程对修复人工种植礁体、典型枝杈状珊瑚礁等硬珊瑚礁类型的破坏影响,提出海洋动力灾害对典型珊瑚礁破坏机理与风险预警方法指南。

为全国推广应用提供借鉴

如今,减灾中心在典型滨海湿地“海洋卫士”减灾功能评价与建植优化技术研究与应用工作基础上,已完成了《我国典型滨海湿地“海洋卫士”减灾功能评估技术导则》和《我国典型滨海湿地海洋灾害建植优化技术导则》的初稿编写,为在全国进行推广应用提供了技术支撑。

滨海湿地研究成绩的取得绝非偶然,背后是一系列强有力举措的支撑。

2016年以来,国务院出台《湿地保护修复制度方案》,有关部门也相继出台了《海岸线保护与利用管理办法》《关于加强滨海湿地管理与保护工作的指导意见》等政策措施。2018年,国务院印发《关于加强滨海湿地保护严格 管控围填海的通知》,对加强滨海湿地保护提出了更高的要求、更严的标准、更具体的措施。正是在这样的大背景下,各地对于滨海湿地保护的认识有了明显提升。

下一步,减灾中心将认真贯彻落实习近平总书记在中央财经委第三次会议上的讲话精神以及党中央、国务院关于提高海洋生态系统防灾减灾服务能力的指示精神,继续做好我国滨海湿地“海洋卫士”防灾减灾功能评估与体系构建、海岸带生态保护修复工程和生态海堤建设等研究,为我国滨海湿地的海洋防灾减灾服务提供支撑,进一步提高海洋灾害防治能力。

在海岸带生态系统减灾功能评估方面,将持续开展红树林、柽柳、盐沼植被、海草床、砂质海岸、珊瑚礁等各类滨海湿地“海洋卫士”减灾功能评估关键技术研发,基于物模实验、数值模拟和灾害现场观测与调查等手段,量化核定滨海湿地植被消浪弱流、促淤减蚀作用机理及海洋动力灾害对滨海湿地生态系统影响破坏机理,探明自身适应和抵御台风风暴潮等海洋灾害的能力,建立红树林、海草床、盐沼、珊瑚礁等滨海湿地“海洋卫士”减灾功能评价技术方法体系,提出各类滨海湿地植被减灾功能的建植优化建议。

在健全海岸带生态系统减灾功能评价技术标准方面,将在现有研究基础上,建立红树林、柽柳、芦苇、碱蓬、海草床、盐沼、砂质海岸、珊瑚礁等海岸带生态系统减灾功能评价技术标准体系,选择典型地区,开展技术标准体系应用实践,验证和完善技术方法,探索工作机制,为在全国推广应用提供借鉴,充分发挥海岸带生态系统“海洋卫士”的防灾减灾功能作用。

(逍遥客)

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