荣成湾典型沙坝-潟湖海岸地貌演变研究

20世纪70年代末以来,荣成湾月湖沙坝-潟湖海岸地貌发生了巨大变化。研究沙坝-潟湖海岸地貌的演化过程可进一步掌握其演化规律,对保护和修复沙坝-潟湖海岸地貌体系具有重要的现实意义和理论依据。本文以1975-2021年47期遥感影像和1934-2014年4期不同时期测量的海图为数据源,通过遥感(Remote Sensing,RS)技术和地理信息系统(Geographic Information System,GIS)对月湖沙坝岸线进行提取,并用数字岸线分析系统对岸线变迁进行定量分析,最后通过构建水下岸坡数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)对不同时期的等深线进行提取。结果显示:(1)1975-2021年沙坝处于侧蚀变窄和切蚀变短的状态,坝尾内弯显著。1975年以来沙坝侵蚀后退较显著,从坝根到坝尾侵蚀速率逐渐增加。其中,1979-1986年沙坝侵蚀最严重,最大后退距离达95.7 m,平均蚀退速率为8.32 m/a。(2)1975-2021年,沙坝面积逐渐减少,潮汐通道逐年展宽。其中,1979-1986年沙坝面积急剧减少,平均减少速率为0.0142 km2/a。2021年与1975年相比,沙坝面积减少了约43%。2001-2014年潮汐通道的平均展宽速率为14.01 m/a,2015年后宽度突破300 m。(3)以1980年为转折点,1980年以前水下岸坡总体趋势为淤高变浅,等深线向海迁移。1980年后水下岸坡侵蚀增强,等深线向陆迁移。荣成湾月湖沙坝-潟湖海岸地貌的演变主要受人类活动及沿岸泥沙输移的影响。

利用插值试验分析采样网格对粒度趋势分析的影响

利用地理信息系统软件ArcView3.2的空间分析功能,采用三次样条插值方法,对采自山东半岛月湖的表层沉积物的粒度参数进行插值。应用"粒度趋势分析"方法,选取一系列的特征距离值进行试验,从原始数据和插值后数据中提取净输运方向的信息。结果显示,原始的不规则采样点所得粒度趋势对于特征距离的选择很敏感,而插值后的规则格网在不同的特征距离下均表现出比较统一的粒度趋势信息。研究表明,规则格网较不规则格网采样点有许多优势,应用插值方法可有效地提高原始数据的信息含量及其质量。

自然和人类活动作用下月湖沉积物有机质来源及其演变

潟湖海湾可以保存环境演化和人类活动的良好记录,碳氮元素含量及同位素特征可用来有效地反演这些演化。对位于山东半岛的月湖柱状样和沿岸表层样总有机碳、总氮、稳定碳氮同位素的分析表明,陆源物质对月湖沉积物和有机质的贡献很小,其沉积物中有机质的主要来源是维管植物大叶藻和各种海洋藻类。在2002年前大约140 a的沉积历史中,大叶藻对沉积物有机质的贡献比例呈上升趋势,其中在约1930年和1980年有两次明显的上升,前者可能因为种群的快速繁育,后者则可能是1979年口门筑坝后由于湾内环境恶化,大叶藻开始大量死亡的表现。月湖海洋藻类的有机碳埋藏通量在沉积记录中保持相对稳定,而大叶藻则增加了一倍,但两者都有一定程度的波动。研究结果表明自然环境演变(如沙嘴生长、口门缩小)和人类活动(如筑坝、修筑虾池)对月湖生态环境及有机碳埋藏的影响在沉积物中有清晰的记录。

中国北方沿海典型澙湖—山东月湖水深遥感反演

澙湖是中国北方重要的滨海生态系统之一,水深较浅、透明度较低、底质类型复杂、人类干扰频繁等特点导致澙湖水深资料长期缺乏或存在较大误差,极大地制约了澙湖生态系统的研究和保护。本研究在现场实测水深的基础上,使用IKONOS高分辨率卫星影像,将山东荣成月湖水域划分为浅水区、植被区和深水区三类分别进行水深反演。研究表明红光波段(Band3)对水深的敏感性最高,分区建立线性回归模型反演水深的精度高于不分区的精度,多波段组合模型的反演精度最高,植被对水深反演的精度影响较大。反演结果表明,月湖水深最深处达271.23cm,水深反演的平均相对误差为13.16%。

近40年来山东半岛月湖景观格局演变

在月湖地区景观类型划分的基础上,运用3S技术对最近40年来山东半岛月湖景观格局演变进行研究。结果表明,最近40年来月湖地区人工景观类型和面积迅速增加,自然景观在向人工景观大量演化后于近期又有所恢复。不仅如此,区域景观格局发生了显著变化,主要表现为景观破碎化程度显著提高,景观结构更加复杂,水面和滩涂作为优势类型在景观中的连通性减弱等。人类的直接开发利用是月湖景观格局变化的主要原因,但是,在相同的人类活动作用下,自然景观内部不同子系统的响应呈现出显著的时间不同步现象。