《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Estimating Tidal-Flat Erosion from the Coupled Migration of Cheniers and Tidal-Creek Density Boundaries
编辑推荐：
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一种基于几何的方法通过地貌边界迁移来估计潮间带的侵蚀情况。
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堤岸和溪流密度边界的共同后退标志着侵蚀前沿。
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切恩苏湾（Cheonsu Bay）中的一个人工填海形成的巨潮滩正以每年约40毫米的速度侵蚀。
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根据LiDAR数据得出的高程变
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一种基于几何的方法通过地貌边界迁移来估计潮间带的侵蚀情况。
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堤岸和溪流密度边界的共同后退标志着侵蚀前沿。
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切恩苏湾（Cheonsu Bay）中的一个人工填海形成的巨潮滩正以每年约40毫米的速度侵蚀。
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根据LiDAR数据得出的高程变化独立证明了地表显著下降。
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人为干扰沉积物平衡是当前侵蚀现象最可能的驱动因素。
引言
潮间带是陆地与海洋之间的关键界面，那里积累了大量的陆源沉积物和营养物质，支持着底栖生态系统，并对蓝色碳的封存做出了重要贡献（Lee等人，2023年；Lee等人，2021年）。作为高产的沿海生态系统，潮间带为渔业提供了重要的栖息地和产卵场所，而潮汐通道和潮间带的地形复杂性通过水、沉积物、营养物质和氧气的交换维持了海洋环境的健康（Finotello等人，2022年；Lee等人，2015年）。
尽管潮间带具有重要的生态和形态学意义，但它们不仅受到水动力、气候和地貌因素的影响（包括潮汐范围、周围海岸地形、潮间带类型以及季节性变化的季风气候），还受到人类活动的威胁，如大坝建设、人工海岸设施和大规模填海工程，这些活动导致各种海岸地貌发生了显著变化（Jung等人，2025年；Jung等人，2024年；Van der Werf等人，2015年）。全球范围内，上游大坝的建设大大减少了流向海岸的河流沉积物供应，而大规模填海继续导致潮间带面积的减少，这引发了人们对潮间带生态系统长期可持续性的日益关注（Murray等人，2019年；Syvitski等人，2005年）。
这种担忧也延伸到了韩国西海岸，那里被列为联合国教科文组织世界遗产地的潮间带由于城市化、造林和大坝建设导致陆源沉积物输入减少而经历了明显的变形和逐渐的土地损失（Lee等人，1999年；Lee和Ryu，2007年、2008年；Lee等人，2015年；Murray等人，2015年；Ryu等人，2014年；Woo，2013年）。然而，尽管对这些潮间带的侵蚀和沉积速率有越来越多的关注，但由于传统方法的方法论限制，对其侵蚀和沉积速率的定量评估以及根本原因的系统诊断仍然困难（Choi和Jo，2015年；Kim等人，2022年；Ryu等人，2008年）。确定潮间带是处于净侵蚀状态还是净堆积状态需要可靠的沉积速率定量估计——这一需求推动了许多测量方法的发展。
然而，传统的沉积速率或侵蚀速率估计方法（包括放射性同位素年代测定法210Pb）和使用沉积物板或条的直接测量方法）本质上是基于点的数据分析，因此容易受到采样位置和局部生物扰动强度的影响，常常导致统计偏差和空间代表性差（Andersen，2017年；Barsanti等人，2020年；Lee等人，1999年；Lee等人，2021年）。此外，潮间带环境中存在的显著空间和时间异质性加剧了这些限制，而获得足够覆盖范围所需的时间和成本进一步限制了基于点的方法在广阔潮间带系统的应用。
一种替代的基于区域的方法通过比较使用水线法生成的过去和现在的数字高程模型（DEM）来估计沉积速率，从而量化总体体积变化并将其转换为特定区域内的沉积速率（Lee等人，2015年；Ryu等人，2008年）。然而，这种方法也可能受到用于构建DEM的卫星图像的空间和时间分辨率不确定性的影响——包括是否拥有足够数量的图像以确保DEM的准确性——并且不可避免地依赖于外部参考数据来确定绝对高度。这是因为水线法需要从短时间内在不同潮汐水平下获取的图像中提取水线；历史上，由于卫星数量的限制，组装足够的水线可能需要数年时间，从而给结果估计带来了不确定性（Kang等人，2017年；Mason等人，2001年）。此外，为提取的水线分配绝对高度需要水准测量或潮汐模型，这在大面积区域内尤其具有挑战性，因为需要对单个水线分配不同的潮汐水平。
这些限制可以通过利用可观测性的不对称性来克服，即从多时相卫星图像中相对容易追踪诊断性地貌特征的的水平迁移，尽管它所反映的潮间带地形的垂直变化难以直接测量。因此，是否可以利用这种水平迁移来推断垂直侵蚀成为一个实际问题。
为了解决这个问题，我们采用了一种基于几何的方法，通过地貌特征的迁移来估计侵蚀速率，而不是依赖传统的基于点的方法或基于DEM的方法。因为像堤岸和潮间溪流密度边界这样的诊断性地貌特征在净侵蚀作用下水向迁移，跟踪它们随时间的变化可以整合大范围的地形变化，避免了基于点采样的空间偏差和基于DEM差异的垂直精度依赖性问题。
具体来说，这些特征的水平迁移距离可以通过由当地潮汐范围决定的简单几何关系转换为垂直侵蚀速率，从而利用易于获取的多时相卫星图像获得空间上具有代表性的速率估计。我们将这种方法应用于韩国西海岸的切恩苏湾潮间带，该地是一个巨潮半封闭的海湾，使用了多时相PlanetScope图像和基于机载LiDAR数据生成的DEM。
本研究旨在通过结合基于几何的模型和遥感分析，定量评估韩国西海岸切恩苏湾无植被潮间带的侵蚀速率，从而弥补了传统野外方法的局限性，提供了更长时间尺度和更广阔空间范围内的数据。除了量化侵蚀速率外，我们还评估了区域海平面上升、自然沉降和人为驱动的沉积物供应减少对观察到的侵蚀的潜在影响，确定了最可能的主要控制因素。通过提高我们对当前沿海侵蚀动态及其主要控制因素的理解，这项研究有助于保护和恢复这些重要的生态系统，并支持有效的沿海管理策略的发展。
章节摘录
区域背景
切恩苏湾位于黄海中部，是一个半封闭的巨潮湾，具有半日潮。切恩苏湾的潮汐条件最小低潮水位为2.86米，最大高潮水位为6.33米，平均潮汐水位为4.59米（Lee等人，2023年；Ryu等人，2005年）。
切恩苏湾最初面积约为380平方公里，但在土地填海过程中修建堤坝后，其水域面积减少到了约179平方公里。
横断面坡度变化
DEM和衍生的坡度图显示，在局部尺度上，潮汐溪流侵蚀形成的潮汐通道区域具有深邃的侵蚀地形，而它们之间的潮间带区域则相对较高且平坦（图2）。在DEM中，潮汐通道区域显示为高于当地基准面（DL）的低海拔区域，而潮间带区域则具有相对较高的海拔（图2a）。因此，坡度图表明潮汐通道内的坡度更为陡峭。
评估相对海平面上升的作用
海平面上升被广泛认为是潮间带侵蚀的主要驱动因素，因此需要对其对切恩苏湾观察到的侵蚀速率的潜在影响进行评估（Fagherazzi等人，2020年；Mariotti等人，2010年）。然而，海平面上升的速率不能直接与这里估计的侵蚀速率等同起来。因为本研究中的潮间带海拔是参照一个固定的局部基准面（DL）确定的，而这个基准面与海平面变化无关，所以海平面上升本身并不影响侵蚀速率。
结论
本文采用了一种基于几何的方法，结合了基于机载LiDAR的数据分析和多时相卫星图像，来量化韩国黄海沿岸巨潮半封闭海湾切恩苏湾潮间带的侵蚀速率，并诊断了影响侵蚀的地貌因素。与传统基于点的测量方法或基于DEM的差分技术不同，这种方法从诊断性地貌特征的水平迁移中推断出了难以直接测量的垂直侵蚀。
Joo-Hyung Ryu：验证、监督、方法论、资金获取、数据管理、概念构思。
Yeongjae Jang：可视化、软件、资源管理、调查、数据管理。
Jiyoung Lee：写作——审阅与编辑、撰写初稿、可视化、验证、方法论、调查、正式分析、数据管理、概念构思。
Keunyong Kim：软件、资源管理、项目行政、资金获取、数据管理。
Hoi-Soo Jung：方法论、调查。
利益冲突声明
? 作者声明以下可能的利益冲突：
Joo-Hyung Ryu与韩国海洋科学技术院（Korea Institute of Ocean Science & Technology）存在关系，包括就业、资金资助和非财务支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的利益冲突或可能影响本文工作的个人关系。
致谢
本研究得到了韩国海洋科学技术院（Korea Institute of Marine Science & Technology，简称KIMST）的支持，该机构由海洋与渔业部（Ministry of Oceans and Fisheries）资助（项目编号：RS-2023-00254717）。
Jiyoung Lee | Hoi-Soo Jung | Keunyong Kim | Yeongjae Jang | Joo-Hyung Ryu
