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丈量辽阔海岸守护美好家园
  发布时间:2023-10-26 11:02:43     编辑:周宁

1967年,美国科学家Mandelbrot在《英国的海岸线有多长》这篇论文中,指出海岸线有一种不规则复杂变化的几何形态,在没有比例尺限定的情况下,全球不同区域的海岸线具有局部形态和整体的相似性,就像沟壑纵横的山地、枝繁叶茂的树冠。由于比例尺的不同,在度量这类几何形态中会出现相差甚远的结果。

我们提出和Mandelbrot同样的问题,中国的海岸线有多长?

濒临渤海、黄海、东海、南海,中国的海岸带大陆岸线东起辽宁鸭绿江口,西至广西北仑河口。南北跨越38个纬度,东西延伸17个经度。2015年,中国科学家苏奋振以30米分辨率遥感影像为基础,采用WGS84坐标系,平面度量了不同尺度下的中国大陆岸线。得到30米标度下大陆岸线总长度为15654.7千米,而随着尺度的不断增加,得到的数值相应降低,15000米尺度下仅为5046.3千米,由此获得中国大陆岸线分形维数为1.195。我们选取山东烟台北部岸线做同样的处理,获得该区域平均分形尺度为1.129。在综合考量分形尺度和周期性海平面变化的情况下,中国海岸线长度为32000多千米,其中,大陆岸线长度为18000多千米。

如此婉转而又辽阔的中国大陆岸线和她不同尺度长度差异背后的底层地学逻辑是什么?

站在地质年代学时间跨度上,我们从三个不同年代尺度进行

首先,承载我们家园的地球自身在演变过程中具有复杂特征,它以亿年为尺度。被广泛接受的星云假说认为,距今46亿年前,银河系一处巨大分子云的引力坍缩,使其中心部位形成太阳,周边生成原行星盘,在后续的不断演变中,逐渐诞生太阳系天体系统的行星、卫星、陨石等其他天体。太阳系最为古老的物质(难熔包体)年龄为45.67亿年,地球最古老的锆石晶体年龄为43.74亿年。地球诞生过程中,氢氧等元素的大量汇集形成浓厚大气,在地球表面温度降低后形成强降雨,这一过程持续数百万年后诞生了海洋。在后续的数十亿年时间里,地球不断地进行演变,地质过程不断叠加,形成今天的繁华富饶的蓝色星球。板块运动使得地球上不同区域在不同时间表现出不同的海陆特征。演变至今日,在亚欧板块上形成中国当前的海岸带分布格局,二级构造单元上为华北板块、扬子板块、南秦岭-大别山造山带、华南造山带。自北向南的地质隆起和沉降区主要包括:辽东凹陷带、燕山断裂带、华北盆地、鲁东凹陷、鲁南裂陷大陆边缘、苏北盆地、下扬子拗陷带、武夷-珠江裂陷带、东南沿海岩浆活动带、粤湘赣沉陷带、云开沉陷带、雷琼构造隆起带。隆起、沉降、断裂、岩浆活动等地质构造的复杂性必然会导致最表层的地形上出现复杂变化和差异,构造复杂区表现出沟壑纵横的地形特征,表现出婉转曲折的海岸线。地质历史中出现的多个冰期和间冰期,造成全球海陆交互部不断演替,沉积和剥蚀变化中,海岸线的层次越发丰富多彩。

其次,在山海相逢的海岸带区域,有奔涌而来的河流,携带大量物质在入海口冲淤沉积,潮汐和海平面的变化不断侵蚀海岸带,它以万年为尺度。自北起,辽河、栾河、黄河涌入渤海海域,淮河、长江流入黄海海域,钱塘江、闽江进入东海海域,珠江、钦江、北仑河等注入南海海域。黄河在数千年时间里保持了年均11亿吨泥沙量的倾泻堆积,历史上,黄河数次改道,在今日胶东半岛南北两个位置变换入海。自唐朝武德年间(公元618-626年)开始,至今1400多年的淤积变迁,长江口形成了世界上最大的河口冲击沙岛。第四纪以来,受气候变化、河流入海的共同作用影响,海岸线发生多次进退演替,最为典型的便是末次冰盛期以来的海岸演化,形成今天中国的大陆岸线。

最后,人类活动的改造,增强了海岸线的复杂特征,它以百年为尺度。工业革命以来,海上运输蓬勃发展,海岸带区域也成为海陆交易的汇聚带,吸引大量的资本,人类在海岸带获得财富,在这里建设新的家园,中国海岸带区域超过83%的城市扩展超过人口增长。部分区域开展了围海造陆行动,出现大量工业化港口、码头、近岸养殖区,人类的设施建设增加了岸线的复杂度。

海岸带给了我们什么?

海陆交互区是中国经济发展的重心地带,我国海岸带区域面积占国土面积的15%,但这里拥有中国70%以上的大中城市和近40%的人口,这里创造了60%以上的国内生产总值。从夜光卫星图像中可以看出,长江三角洲和珠江三角洲是中华大地上经济最亮的星。

近海区域丰富的海洋蓝碳资源,造就了中国大量的优质海洋牧场,让中国水产养殖产量稳居全球首位,鲜美的海产品从这里走向内地百姓的餐桌。

中国海岸带区域拥有全球最大的优质港口,全球前20的集装箱吞吐量港口中,中国占据10个。

全球风能资源90%集中在海洋区域,而人类能够有效利用的海洋风能资源主要集中在海岸带区域,GWEC发布的《全球风能报告2022》指出,截至2021年底,全球海上风电累计装机容量达57吉瓦,中国累计装机2777万千瓦,跃居世界第一,而这个数量还在不断地增长中,为全球净零排放的如期实现带来了中国希望。

在全球气候变暖的大背景下面,海平面整体表现出逐年攀升的趋势,这给我们人类社会的生存和发展带来严峻挑战。二氧化碳排放是全球气候变化的主要驱动因素。人们普遍认为,为了避免气候变化的最坏影响,世界迫切需要减少排放。自1880年以来,地球的平均表面温度每十年上升0.07°C。仅这个数字似乎可以忽略不计,但随着时间的推移,叠加的温度是惊人的。在这短短的140多年里,人类经历了两次工业革命,尤其在第二次世界大战后,人类发展进入到超级驱动的阶段,人口大量增加,工业化和农业现代化不断发展,人类也进入到前所未有的富庶时代,但面对不断攀升的气温和海平面高度,频繁出现的极端恶劣气候,在难以驾驭的自然灾害面前我们能否守住现有的美丽家园?

数十亿年的演变过程中,地球板块还在不停地运动,气温在不断地往复升降,海岸在不断地进退交替,这些人类都很难阻挡,但在人类能掌握的范围内,最大可能地降低因肆意破坏导致的全球气候问题,地球环境恶化问题,是对我们自身最大的保护。因为,我们只有一个地球!

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