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全球尺度的人类活动对三角洲形态的影响导致了净土地面积的增加

自然体积577，页面514 - 518 (2020）引用本文

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一个作者修正本文发表于2022年7月15日

本文已被更新

摘要

河流三角洲是地球上最具经济和生态价值的环境之一。即使在海平面没有上升的情况下，三角洲也越来越容易受到海岸灾害的影响，因为沉积物供应的减少和气候变化改变了三角洲的沉积物收支，影响了三角洲的形态，并可能导致侵蚀1，2，3.．然而，三角洲沉积物收支、海浪和潮汐的海洋力和三角洲形态之间的关系仍然没有得到很好的量化。在这里，我们展示了全球大约1.1万个沿海三角洲的形态，从小型海湾三角洲到大型三角洲，是如何受到河流筑坝和森林砍伐的影响的。我们介绍了一个模型，该模型表明，今天的三角洲形态在波浪(约80%)、潮汐(约10%)和河流(约10%)主导的连续统一体中变化，但大多数大型三角洲都是潮汐和河流主导的。在过去30年里，尽管海平面上升，但全球三角洲每年的土地净增额为54±12平方公里(2个标准差)，最大的1%的三角洲占所有土地净增额的30%。人类是这些土地净增额的重要推动因素——三角洲增长的25%可归因于森林砍伐导致的河流沉积物供应增加。然而，近1000个三角洲，河流筑坝4已导致人为沉积物通量严重减少(50%以上)，迫使三角洲土地每年集体损失12±3.5平方公里(2个标准差)。并不是所有的三角洲都因河流筑坝而失去土地:向潮汐主导过渡的三角洲目前正在获得土地，可能是通过河道填充。预计海平面会加速上升5然而，最近的土地收益不太可能在整个21世纪持续下去。了解海浪和潮汐对沉积物的重新分配，对于成功预测人类对三角洲的影响至关重要，无论是在本地还是在全球。

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图1:预测原始三角洲形态的全球分布。
图2:预测的三角洲形态从原始状态到未来平衡状态的变化。
图3:1985-2015年三角洲土地面积变化速率及驱动因素。

数据可用性

所有主要来源(OSU TOPEX50，美国国家海洋和大气管理局47美国地质勘探局HydroSheds36， usgs SRTM37, WBMSed42和AquaMonitor20.数据)是公开的。波浪及潮汐资料亦可于https://jhnienhuis.users.earthengine.app．所有10484个delta的结果形态预测可以在。mat和。kml文件中找到https://doi.org/10.17605/OSF.IO/S28QB．图源数据。1- - - - - -3.提供纸张。

代码的可用性

再现我们发现的Matlab计算机代码可在https://github.com/jhnienhuis/GlobalDeltaChange而且https://osf.io/s28qb/．

改变历史

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下载参考

确认

这项研究得到了美国国家科学基金会EAR-1810855奖，荷兰科学研究组织(NWO) viveni .192.123和瓦赫宁根大学博士后人才计划奖学金的支持，所有的努力都得到了DOE BER区域和全球气候建模计划通过HiLAT项目的支持。D.A.E.获得了美国国家科学基金会1812019和1426997奖的支持。A.J.F.H.由NWO在Vici项目“变形的三角洲:受潮汐影响的三角洲沉积物动力学的政权变化”(授予NWO- ttw 17062)中资助。我们感谢P.J.J.F. Torfs(瓦赫宁根大学和研究)对所采用的统计方法的帮助。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 乌得勒支大学自然地理学系，荷兰乌得勒支

    J. H.年辉斯

  2. 佛罗里达州立大学地球、海洋和大气科学系，美国佛罗里达州塔拉哈西

    J. H.年辉斯

  3. 环境科学，瓦赫宁根大学和研究，瓦赫宁根，荷兰

    J. H. Nienhuis和A. J. F. Hoitink

  4. 美国杜兰大学地球与环境科学系

    年辉J. H.， t.e. Törnqvist

  5. 美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所地质与地球物理部

    a·d·阿什顿

  6. 美国印第安纳大学地球与大气科学系

    d·a·埃德蒙兹

  7. 科罗拉多大学北极与高山研究所，博尔德，美国

    a·j·凯特纳

  8. 美国洛斯阿拉莫斯国家实验室地球与环境科学部

    j·c·罗兰

作者
  1. J. H.年辉斯
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  2. a·d·阿什顿
    查看作者出版物

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  3. d·a·埃德蒙兹
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  4. A. J. F. Hoitink
    查看作者出版物

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  5. a·j·凯特纳
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  6. j·c·罗兰
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  7. t.e. Törnqvist
    查看作者出版物

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贡献

j。h。n。a。a。e。构想了这项研究。A.J.K.协助进行了全球沉积物通量计算。J.H.N.进行了这项研究，并撰写了初稿。j.h.n.， A.J.F.H.和T.E.T.讨论了结果。所有作者都对手稿的写作做出了贡献。

相应的作者

对应到J. H.年辉斯．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

额外的信息

同行评审信息自然感谢Nick van de Giesen和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1使用HydroSheds数据识别河流三角洲的算法概述。

一个、墨西哥韦拉克鲁斯州的水系流域和包含的三角洲。b，特写一个，显示包含三角洲和履带河道进行河道坡度计算。比例尺显示了WaveWatch的分辨率47和TOPEX数据集50．

扩展数据图2 WBMSed模型预测。

一个，每单元放电。b、产沙量42．

扩展数据图3 WBMsed模式对三角洲河流沉积物通量人为变化的预测。

颜色表示现代河流沉积物通量的比率(\ ({Q} _ {{\ rm{河}}}^ {{rm \ d {}}} \)；在这里问河,距离)到一个没有人为改变的世界的通量42（\ ({Q} _ {{\ rm{河}}}^ {{rm \ p {}}} \)；在这里问河,prist）.

扩展数据图4波浪和潮汐驱动的三角洲泥沙通量数据的特征。

一个、全球沿岸泥沙输送最大潜力(问波)基于WaveWatch 30年的后置数据47．b，基于OSU TOPEX数据的全球平均潮汐振幅估计50．

扩展数据图5印度尼西亚爪哇北岸最近三角洲陆地面积变化的例子。

土地损失和土地收益是利用Landsat (http://landsat.usgs.gov/)图片来自谷歌地球引擎52基于Deltares Aqua Monitor35．在这里，由于人类活动导致河流沉积物通量增加，三角洲最近有所扩张。上面的图像显示了海岸的变化，红色标记和黑色轮廓分别代表单个三角洲及其海岸线。

扩展数据表1马达加斯加岛三角洲数量的混淆矩阵
全尺寸表
表2基于312个三角洲验证数据集的三角洲形态预测混淆矩阵
全尺寸表
扩展数据表3不同地区三角洲土地年收益、损失和净收益
全尺寸表
扩展数据表4一些知名三角洲的预测输沙通量
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表5净土地收益估计值与文献案例研究的比较
全尺寸表

源数据

权利和权限

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引用本文

尼恩赫斯，j.h.，艾什顿，d.d.，埃德蒙兹，d.d.et al。全球尺度的人类活动对三角洲形态的影响导致了净土地面积的增加。自然577， 514-518(2020)。https://doi.org/10.1038/s41586-019-1905-9

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