1991~2015年中国海岸线变化显著 ׀ Science Bulletin

       改革开放以来，中国沿海地区经历了快速的工业化和城镇化过程，极大地改变了当地的生态和环境。大量的围填海工程、海平面上升和地表沉降等增加了海岸带地区的脆弱性。清华大学宫鹏教授团队利用1991~2015年间近两万景Landsat图像，进行逐年海岸线制图并估算其变化。相关成果发表在Science Bulletin第14期，欢迎关注！

      1978年改革开放之后，中国沿海地区实现了快速的城镇化和工业化，带来了沿海地区环境和生态系统的剧烈改变。一些经济快速增长的区域，比如上海和深圳，面临着土地限制和人口增长的双重压力，很多围垦工程因而被实施，在海洋中创造出新的陆地，用于人类生活和工农业生产。同时，气候变化引起的海平面上升和沿海地区地表沉降也增加了海岸带的脆弱性。海岸线位置及其变化研究有助于理解海岸带环境变化和实施海岸带可持续发展战略。然而，目前尚缺少国家尺度的海岸线变化的详细信息。

海岸线变化估算

      为了获得中国海岸线变化的结果，清华大学宫鹏教授团队共收集了19041景陆地卫星数据（TM 10900景，ETM+ 8141景），这些卫星数据可以基本覆盖中国海岸线。

利用年均水陆分界线作为年尺度的海岸线位置的指示标志（该标志已经被证明可以大幅度减小由于潮汐，波浪，风暴潮和泥沙输运等引起的海岸线短期波动性）。

对于每一景图像，在去除云和阴影之后，利用改进的水体指数进行水体和陆地的分类。相比于其他类似的水体指数，该水体指数被证明可以很好地区分水体和陆地。

使用逐年的海岸线数据和线性回归模型，估算海岸线变化速率及其显著性。

       利用上述方法，得到1991~2015年海岸线变化的5 km格网结果（图1）。

图1 1991~2015年中国海岸线变化速率分布

海岸线扩张显著

      1991~2015年间，77.93%的海岸线在向海洋前进（55.19%为显著前进），22.07%的海岸线在向陆地后退（7.89%为显著后退）。过去25年间，增加的陆地面积达6418.90 km²，损失的陆地面积达224.48km²，陆地面积净增加6194.43 km²，表现出显著的海岸线扩张特征。其中，大量的海岸线扩张发生在中国的三大城市群: 长江三角洲城市群，珠江三角洲城市群和环渤海城市群。长江三角洲和黄河三角洲则表现出显著的差异。总体而言，长江三角洲表现出扩张的特征，而黄河三角洲则表现出缩小的特征。我们还计算了中国海岸线的逐年变化率，为231.63 km²/a。在时间上，2005年为中国海岸线变化的一个转折点，1991~2005年，2006~2015年的中国海岸线的变化率为114.72和474.01 km²/a。

沿海各省份的海岸线变化

       图2显示了沿海各省份的海岸线变化结果。浙江，辽宁和广东表现出较高的海岸线变化率，而广西、台湾和海南表现出较低的海岸线变化率。另外，天津，上海和辽宁表现出较高的海岸线扩张的比例，而山东、台湾和海南则表现出较低的海岸看扩张的比例。作为中国最大的两个岛屿，海南和台湾都表现出较低的海岸线变化速率。通过计算各省份1991~2005年，2006~2015年的海岸线变化速率，发现了明显的海岸线加速扩张的趋势。

图2  各省份海岸线变化结果

       与传统方法相比，本文的方法可以大幅减少人工解译的工作量，并且有效降低海岸线短期波动性对海岸线变化估算的影响。未来，将进一步分析中国海岸线变化的驱动力。

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Xu Nan, Gong Peng. Significant coastline changes in China during 1991-2015 tracked by Landsat data. Science Bulletin, 2018, 63(14): 883-886

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