船舶诱导水流对微潮汐环境海底形态的改造作用及其沉积学响应研究

本研究针对繁忙航道船舶诱导水流对海底形态的累积影响这一科学问题，通过高分辨率测深数据（Kiel Bight）与沉积物分析，首次系统揭示了微潮汐环境下船舶螺旋桨射流（propeller jet）形成的非对称波纹、迁移沙丘等特征性床面形态，建立了水深-航线密度阈值模型，为评估人类活动对海底地貌的长期干预提供了量化依据。

　　

在波光粼粼的波罗的海西部，每天有数百艘巨型货轮穿梭于基尔湾（Kiel Bight）繁忙的航道上。这个看似平静的微潮汐环境（M₂
潮差仅0.05–0.07 m）的海底，正悄然发生着不为人知的剧变。传统认知中，这类低能量海域的床面形态应由自然水动力主导，但德国基尔大学的研究团队通过厘米级精度的测深数据，首次捕捉到船舶这个"隐形雕塑家"在海底留下的独特签名——逆向于航道的非对称波纹、长达70米的侵蚀沟槽，以及围绕巨砾的彗星状冲刷痕。这项发表在《Geomorphology》的研究，为人类世海洋地貌改造提供了令人震撼的直接证据。

研究团队整合了德国联邦海事局（BSH）2012-2020年的公开测深数据与2024年AL612航次的新采样，采用多波束回声测深（MBES）、浅地层剖面仪（SBP）和沉积物粒度分析等技术。通过建立螺旋桨射流剪切应力（bed shear stress）的实证模型，将观测到的床面特征尺度与船舶水动力学参数进行耦合验证。

Evidence for the formation of bedforms by ship traffic
数据显示，在12-19 m水深的航道两侧3000 m范围内，海底呈现与自然力作用截然不同的特征组合：1）逆向于船舶行进方向的波纹体系，其波高/波长比显著大于风浪形成的同类结构；2）迁移性沙丘体在航道南侧（出港航线）呈现NW-SE走向，与入港航线北侧的SE-NW走向沙丘构成镜像对称；3）直径0.5-2 m的冰川漂砾周围发育的"彗尾"冲刷痕，指向与邻近船舶螺旋桨射流方向一致。

Conclusions and outlook
研究发现船舶诱导流产生的床面剪切应力可达自然背景值的17倍，导致年际尺度上的净沉积物运移。通过建立水深≤20 m、年航线密度≥5000艘次的阈值模型，预测波罗的海西部另有12处潜在热点区域。这项研究不仅革新了对浅海地貌形成机制的认知，更为航道规划中的生态影响评估提供了定量工具——那些看似瞬时的船舶尾流，正在海底刻写永恒的人类印记。