基于多源卫星NDWI的Tyrrhenian海东缘海岸线40年演变特征及风暴事件响应研究

意大利南部Tyrrhenian海东缘海岸面临严重侵蚀问题，研究团队通过整合Landsat 5/8和Sentinel 2卫星影像，运用NDWI指数和DSAS系统分析1984-2024年海岸线变化，发现86.9%海岸存在侵蚀（最大LRR达-1.07 m/yr），并建立风暴事件与短期海岸变化的关联，为海岸管理提供高精度遥感方法学范式。

　　

海岸带作为陆地与海洋交互的前沿阵地，其动态变化直接影响全球近半数人口的生存环境。意大利Tyrrhenian海东缘的Torvaianica至Tor Caldara自然保护区的20公里海岸线，长期受到河流采砂、城市化等人类活动与自然因素的复合影响。尽管该区域缺乏海岸防护工程，是研究自然海岸演化的理想场所，但关于其长期演变趋势及风暴响应的系统性研究仍存在空白。这正是意大利研究团队在《Remote Sensing Applications: Society and Environment》发表最新研究的核心价值所在。

研究团队创新性地整合Landsat 5/8和Sentinel 2多源卫星数据，建立了一套覆盖40年（1984-2024）的时序分析方法。通过归一化水体指数（NDWI）增强水陆边界识别精度，结合数字海岸线分析系统（DSAS）计算端点速率（EPR）、净海岸线移动（NSM）等指标，并引入Anzio验潮站的水位与风速数据（2012-2024）识别风暴事件。

4.1 卫星遥感海岸线重建
研究显示86.9%的监测断面呈现侵蚀趋势，平均侵蚀速率达0.44-0.55 m/yr。Sentinel 2数据表现出最优精度（MPE=3.42 m），显著优于Landsat 5（13.09 m）。值得注意的是，10条主要河口中有8条呈现退缩，其中Rio Torto河口侵蚀速率最高（-0.9 m/yr）。热图分析揭示2004-2014年是侵蚀最剧烈时段，75个断面同时出现退缩。

4.2 水文气象与风暴识别
Anzio验潮站数据显示，2012-2014年风暴事件频发（每年4-5次），与北半球涛动（NAO）正相位期吻合。这些事件多集中在秋冬季（10月-3月），导致近河口断面出现显著侵蚀。虽然2019-2024年风暴频率降至2-3次/年，但研究指出港口内水位数据无法直接反映近岸波浪参数，是当前方法的局限性。

5.1 海岸线重建的启示
相比Tyrrhenian海其他区域（如Calabria海岸-1 m/yr、Garigliano河口-1.5 m/yr），研究区域的侵蚀速率相对较低。这种差异可能与2000年代初实施的20万立方米人工补沙工程有关。研究特别强调，尽管存在多条入海河道，但其沉积物供给未能抵消侵蚀趋势，反映流域人类活动（如1950-1990年代筑坝）对海岸系统的深远影响。

5.2 风暴事件的催化作用
风暴密集期（2012-2014）与海岸侵蚀热点时空重叠的现象，揭示了极端气候事件对海岸形态的短期重塑作用。研究提出"水位异常+持续强风"的双参数风暴识别法，为缺乏波浪数据的区域提供替代方案。

这项研究开创性地实现了三方面突破：首次建立该区域40年海岸线连续记录；验证多源卫星数据融合在海岸监测中的可行性；揭示风暴集群对短期海岸变化的放大效应。其方法论框架（NDWI+DSAS+风暴识别）为全球类似区域的海岸管理提供技术范式，尤其对理解地中海这类人类活动与自然过程强烈交互的海岸系统具有普适价值。研究建议未来应整合波浪浮标数据，并关注大尺度气候模态（如NAO）对区域海岸演变的调控机制。