红树林作为热带和亚热带海岸线抵御台风大浪的关键屏障系统，提供了显著的生态和社会服务，包括蓝碳存储、海岸保护及渔业支持。然而，红树林在过去半个世纪内减少30%至50%。城市化、农业与养殖业引发的土地利用变化使红树林遭受大规模消失。同时河流入海沉积物供给不足严重减缓红树林向海推展速度，亦导致其生态系统衰退。更令人担忧的是，许多研究表明红树林滩涂垂向加积能力无法与当前海平面上升速率匹配，引起大范围红树林正处于消亡状态。但当今沿海岸线普遍发育的红树林幼苗持续存在则表明，它们似有能力应对适度的海平面上升。因而，红树林潮滩是否能通过自身的发育与扩张达到避免被上升的海平面沉溺处于争议之中。
近日，华东师范大学河口海岸学国家重点实验室戴志军团队基于1986—2020年Landsat卫星遥感影像和实测水沙记录，量化了印度-太平洋沿岸波控、潮控、河控等四种典型三角洲红树林近35年的生物动力地貌过程。研究发现，尽管全球红树林面临持续损失，但代表性三角洲的红树林正以18%±12% m/yr的速度向海扩张，有效抵消区域红树林67%的陆向损失，迄今为止海平面上升尚未对红树林造成实质性损失。与此同时，研究团队提出基于不同海平面上升情景下的红树林沉溺风险评估量化模型。新的模型考虑海平面上升、红树林扩张速率、裸滩宽度及其淤积速率等关键参数，预测在132至194年内，90%的红树林边缘才开始向陆后退，其中波浪主导的三角洲将最早发生红树林沉溺迹象。
该研究进一步强调，采取必要的措施以维持红树林向海扩张，这不仅没有必要拆除现有海堤以恢复红树林，而且通过组合硬质海堤更能有效抵御沿海洪灾。故，提升海堤前沿裸露滩涂高程以创造红树林生存空间，进而迫使其向海扩张，这是一种新的近自然红树林修复技术，它必然在提供蓝碳捕捉与缓解热带风暴影响中更占优势。
相关成果以“Overestimation of Mangroves Deterioration From Sea Level Rise in Tropical Deltas”为题，发表于地球科学顶级期刊《Geophysical Research Letters》。华东师范大学河口海岸学国家重点实验室戴志军教授为第一作者和通讯作者，其他合作者为梅雪菲教授、博士研究生龙楚琪、熊媛及波士顿大学Sergio Fagherazzi教授，第一及通讯作者单位为华东师范大学。
看“林”生辉：三角洲红树林在应对海平面上升中表现出韧性
研究结果表明，在印度-太平洋沿岸的四个典型三角洲中，潮汐主导的南流江三角洲的红树林每年增加25.31 ha，湄公河、红河和北仑河三角洲的红树林年均增长分别为245.07 ha、45.03 ha和7.66 ha（图1A）。整体来看，三角洲红树林正以每年18±12 m的速度向海扩张。其中，南流江三角洲的红树林向海扩张速率最高，达到33.41 m/yr，湄公河三角洲的扩张速率仅为15.55 m/yr（图2）。尽管4个三角洲54%的原始红树林在过去35年中遭受侵蚀或转变为其他土地利用类型，但红树林净面积增加达到1986年的176%，与之前对亚洲地区红树林损失12%的估计形成鲜明对比（图1B）。
图1. 1986—2020 年四个典型三角洲（南流江、北仑河、红河和湄公河）红树林的变化。（a） 1986 年至 2020 年期间红树林面积的变化。（b） 每个三角洲每 5 年红树林的损失和增加。
图2. 三角洲图像显示红树林的分布，绿色斑块代表 1986 年至 2020 年间未变化的红树林，紫色和蓝色斑块分别代表红树林的增减。曲线图显示了红树林（紫色）和裸露的滩涂（蓝色）的变化率。（a） 南流三角洲，（b） 北仑三角洲，（c） 红三角洲，以及 （d） 湄公河三角洲。
研究团队指出，尽管向海部位的红树林也存在一定程度的损失，但向海扩展的红树林面积约是其向陆部位损失的12倍，表明红树林的海向扩展在一定程度上可弥补向陆损失，从而使总体损失率看似较低。
惧“沉”忧患：三角洲红树林未来仍面临沉溺风险
研究强调，在潮控三角洲，潮汐流将丰富的沉积物输送到河口，使其边缘红树林能够以高沉积速率向海沉积和扩张。在河控三角洲，沉积物主要输送并在红树林内部捕捉沉积，而非红树林前缘。波控三角洲由于存在典型的障壁岛，为红树林的生长创造了有利环境，但强烈的波浪作用也可能导致红树林沉溺和退缩。此外，沿海红树林扩张速度与其前方宽广的裸滩密切相关，4个三角洲中的裸滩宽度最高可达2,800 m，而最窄的部分仍然有100 m宽，为红树林扩张提供有利条件。相比之下，缺乏裸滩的波控区域则往往面临红树林蚀退挑战，例如，湄公河三角洲南部和北仑河三角洲北部就出现了红树林林缘线的退缩迹象。
研究表明，在气候变化背景下，红树林存续时间取决于海平面的变化以及邻近裸滩的变化特征。根据国际气候变化专门委员会（IPCC）发布的情景，四个三角洲的红树林可能在410到720年内面临生存危机。其中，南流江三角洲可能在350到550年内被沉溺，红河三角洲在120到200年内可能会出现红树林消失（图3）。
图3. IPCC 发布的三种海平面上升情景下红树林的淹没时间：SSP1-2.6（低）、SSP2-4.5（中）和 SSP5-8.5（非常高）。
向海扩张的红树林不仅能提供蓝碳储存，还能减轻热带风暴的影响。因此，戴志军团队建议，通过采取适当的沉积物捕捉技术以提高裸滩高度，创造红树林向海扩展的新空间，可实现基于近自然的红树林海岸防御。这项研究为理解全球红树林动态及其未来发展提供新的视角，强调了保护裸滩和减少人类活动干扰红树林的重要性，这可确保红树林持续生存和维持其固有生态功能。
本研究得到国家自然科学重点基金项目（41930537）等资助。原文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL109675.
第一作者及通讯作者戴志军教授（前排左一）、博士研究生龙楚琪（后排右二）、熊媛（前排右一）