海平面上升和下沉

海岸线、湿地的形成和维护,障壁岛墨西哥湾沿岸的河口和泻湖与海平面密切相关。地质记录表明,自大约2万年前的末次冰期以来,全球海平面上升了约120米。海平面在2万至6000年间迅速上升(平均每世纪上升0.9米)现在之前并在过去3000年里减缓到每世纪大约0.02米或更少(IPCC, 2001)。从19世纪中期到20世纪的大部分时间,全球海平面上升的平均速度增加到每世纪0.17米至0.18±0.05米之间,过去十年的卫星数据表明,当代的速度高达每世纪0.3米(IPCC, 2007年)。大多数大气-海洋环流模式模拟预测,由于人类引起的变暖,海平面将在21世纪及以后加速上升。如果海平面上升的速度如预计的那样增加,墨西哥湾沿岸和其他低洼的沿海大陆、堰洲岛和湿地将受到严重影响,因为它们没有经历显著的隆起或高速率的沉积物积聚。由于海平面上升,密西西比州、路易斯安那州和德克萨斯州的大部分海岸线被美国地质调查局列为“极易受到侵蚀”(Thieler和Hammar-Klose, 2000)。

相对海平面任何海岸位置的变化都是由海面升降(全球海平面上升)和影响陆地表面海拔的局部过程,如构造作用,地壳均衡说(冰川反弹)和下沉(地表下沉)。下沉是墨西哥湾沿岸地区高程变化的主要方向。路易斯安那州东南部由于其地质年代和构造原因,沉降量最大。密西西比河三角洲西部和东部的下沉一般都在减少。与东部的阿拉巴马州和佛罗里达州相比,密西西比州西部海岸线的下沉率更高,但在密西西比州的大海湾(Schmid, 2001)和阿拉巴马州的莫比尔湾(Roach,未日期)的沼泽也观察到了下沉。

该地区的测潮记录显示,20世纪密西西比河三角洲平原和德克萨斯州东南部的相对海平面上升幅度最大(NOAA, 2001)。路易斯安那州格兰德岛(Grand Isle, Louisiana)的潮汐计(1947年建立)的线性平均相对海平面趋势显示,相对海平面每年上升9.85毫米。德克萨斯州加尔维斯顿附近的两个潮汐计(分别于1908年和1957年建立)显示,相对海平面平均上升速度为每年6.9毫米。在过去的一个世纪里,在这些测量仪上,全球海平面上升的贡献可以估计为全球平均每年1.7毫米。然而,由于海盆几何形状、深度/吸热、环流等方面的差异,海平面上升的速度在空间上并不均匀影响因素海洋体积。20世纪的测潮记录和1993年以来的卫星测高数据表明,墨西哥湾的海平面上升速度高于世界海洋的许多其他地方(见图8.4,图9)。因此,基于全球平均速度对海平面上升影响的评估可能低估了墨西哥湾沿岸地区的影响。

三角洲一直被认为对海平面上升高度敏感(Coleman et al, 1998;Woodroffe, 2003)。世界上许多三角洲的相对海平面上升速度至少是现在的两倍当前全球平均增长率(Saito, 2001;Waltham, 2002),因为人类活动和三角洲通常在自身重量下压实的事实。在过去的几百万年里,密西西比河沉积的大量沉积物造成了高速率的自然沉降,在全新世的大部分时间里,三角洲的建造过程在一定程度上抵消了这种沉降。海平面对密西西比河三角洲过程有重要影响。在海平面下降期间,沉积物向海移动,三角洲陆块在大陆架上形成;在海平面上升期间,三角洲沉积物向陆地移动,根据海平面上升的速度,可能停止在平均海平面以上沉积沉积物。泥沙输入浅水区由于分流河道的关闭(例如,1904年的Bayou La Fourche)和河道的建设,三角洲平原的河流已经减少堤坝在过去的一个世纪里,中国进行了大量的上游大坝、深水航道等工程建设。

60 120 180 240 300 360

fr毫米/年

图8.4基于TOPEX/Poseidon卫星测高的1993-2003年平均海平面短期线性趋势的地理分布(彩色版见图9)

资料来源:IPCC, 2007年,更新自Cazenave和Nerem, 2004年。

由于碳氢化合物和地下水开采自20世纪20年代中期以来,一直被认为是德克萨斯州墨西哥湾沿岸的一个问题。由地下水的开采在休斯顿、贝敦和加尔维斯顿等地区造成了严重而昂贵的问题。Port Neches油气田附近的下沉导致湿地损失,这可能与油气生产导致的断层活化有关。州和地方组织(如哈里斯-加尔维斯顿沿海沉降区)已经实施了降低沉降率的法规,同时帮助维持地下水供应。

海平面上升一般会增加海洋过犯自然河口岸线(Pethick, 2001)和堰洲岛的频率冲刷在风暴期间,对已经受到压力和恶化的栖息地的影响最为严重。海水入侵和平均水位的增加将会导致植物变化还有动物群落。例如,在佛罗里达州沿海地区,海平面上升已被确定为白菜棕榈(Sabal palmetto)死亡的一个因果因素(Williams et al, 1999)。盐水入侵破坏了路易斯安那州沿海大面积的秃柏树(Taxodium disticum)森林(Krauss et al, 1998,2000;Melillo等人,2000)。海平面上升对拉古纳马德雷的影响之一

德克萨斯州将有更大的水深和增加的潮汐交换,这将进一步降低泻湖的盐度(Nicholls等人,2007)。

海平面上升不一定会导致盐沼的损失,因为一些沼泽在垂直方向上吸积了足够多的沉积物,以保持其相对于海平面上升的高度(Cahoon等,2006)。阈值沿海湿地而其他潮间带栖息地被海平面上升淹没的情况则取决于当地的形态动力学过程。泥沙的输入,即使来自频繁的飓风,也无法弥补密西西比河三角洲迅速恶化的沼泽的下沉和海平面上升的影响(Rybczyk和Cahoon, 2002)。

继续阅读:都市地区热带和温带风暴的特征

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