## 中文标题 摩洛哥非河口海滩的形态动力学分类——基于多元统计方法的北非沿海湿地类型学贡献

《Oceans》：Morphodynamic Classification of Non-Estuarine Beaches of Morocco Using Multivariate Methods: A Contribution to the North African Typology of Coastal Wetlands

　　

## 中文摘要翻译

摩洛哥海岸线绵延3500公里，其中地中海一侧约500公里，这解释了该国沿海湿地的广阔范围。这些海岸在地质和形态上的巨大变异性造就了多样化的海岸景观，包括超过1500公里的海滩和1000公里的岩石海岸线，其间分布着约300个河口和五个大型泻湖。本研究旨在建立摩洛哥非河口海滩的初步分类，其数量约163个单元。研究人员参照其描述性清单，基于四类地形学标准（形态、地质、水动力和沉积物），构建了“海滩×标准”二元矩阵，并使用两种统计工具——k均值层次聚类算法（HCA）和因子对应分析（CA）——进行处理。这些处理的主要结果是将摩洛哥非河口海滩划分为十四个类别，可由五个决定性参数解释：海滩尺寸（宽度和长度）、坡度、沉积物粒径和春季潮差。该分类可作为基于卫星影像和实地测量的北非海滩更深入分类的参考框架。基于此，在摩洛哥收集的数据可作为覆盖整个北非海岸的更大规模数据库的基础，该数据库采用本文所述方法构建。此外，该数据库将对国家湿地名录做出重要贡献，而湿地名录是湿地保护的基本步骤。

## 论文解读

### 一、研究背景与目标

海岸带是动态的自然生态系统，其形成与演化受海洋和陆地双重因素控制，这些因素在性质和地理尺度上差异显著。海岸带为人类发展提供了巨大潜力，近五十年来人类活动已成为海岸景观演变的主导因素之一，海岸生态系统（尤其是海滩）的保护面临严峻挑战。海滩约占世界海岸线总长度的三分之二，被定义为由波浪、风力和海岸地形侵蚀共同作用沉积在岸线的松散沉积物堆积体，其粒径组成从粉砂到卵石变化广泛。海滩的形成主要与海岸的山岳水文地理有关，而其功能取决于海洋动力与各种大陆影响（包括人类活动）的相互作用。

摩洛哥地处大西洋和地中海交汇处，拥有3500公里海岸线，其中包括约500公里的地中海海岸线。这些海岸及其腹地在地质和形态上的巨大差异造就了多样化的海岸景观：超过1500公里的海滩、约1000公里的岩石海岸、300多个河口以及五个大型泻湖。这种丰富的海岸生境多样性，特别是海滩的多样性，具有重要的生态、景观和生态系统服务价值。正因如此，摩洛哥许多沿海区域已被列为不同级别的保护区（国家层面有生物生态兴趣点和国家公园，国际层面有拉姆萨尔湿地、重要鸟类与生物多样性区、海洋保护区和关键生物多样性区）。有效的保护需要深入了解海滩的功能特征，而海滩的清单编制和分类可以揭示其形态动力学行为，是实现上述目标的基础。

此前摩洛哥海滩的分类尝试主要依赖生态学标准，重点关注沉积物粒径和生物物种。在国际层面，海滩分类技术和标准的研究综述显示，海洋水动力（潮汐、涌浪和波浪）占据主导地位，但多数广泛使用的分类法是在层次结构系统中直观建立的一般性湿地分类框架。部分研究使用了约五十个物理、生物和人类标准，但实际应用复杂且难以解释。本研究是在摩洛哥海岸生态系统清单编制计划的框架内开展的，旨在基于近乎详尽的海滩清单，利用相对重要且易于通过实地测量和卫星影像获取的形态与水动力标准，采用与陡峭海岸分类相似的多元统计方法，对所有地中海和大西洋海滩进行初步分类。该研究有望通过识别水文形态驱动因素增进对北非海岸类型学的理解，其创新之处在于结合了不同的互补性多元方法和现今研究人员可广泛获取的卫星数据。研究专门针对摩洛哥海岸，有助于阐明地中海海岸与大西洋海滩之间的差异。

### 二、关键技术方法

摩洛哥的海岸线绵延3500公里，涵盖地中海和大西洋两侧，地质地貌复杂多样。研究人员依靠既有文献回顾和遥感技术体系，综合利用了多种数据来源和分析手段开展研究。具体包括以下主要技术方法：第一，研究采用了卫星遥感影像结合地理信息系统（GIS）识别和界定海滩边界的方法，综合使用Google Earth、Landsat影像（15或30米分辨率）和Sentinel-2影像确定海滩的最大范围和上下边界；第二，研究运用了野外实地测量与室内沉积物粒径分析相结合的方案，对163个海滩进行了为期四个月的采样活动（2021年6月1日至9月底），在低潮时于海滩中心附近约20厘米厚的表层进行采样，粗颗粒现场用直尺测量，细颗粒经105°C烘干24小时后通过0.063μm至2mm的标准套筛振动筛分，并使用Folk和Ward（1957）方法通过Gradistat应用程序计算平均粒径；第三，研究建立了包含定性和定量数据的“海滩×标准”二元矩阵，采用因子对应分析（CA）和Ward氏上升层次聚类（HAC）两种多元统计方法进行数据处理，其中CA主要用于排序和可视化，HAC则依据方差最小化原则迭代地进行对象聚类并生成树状图。所有原始度量数据均通过转换为定性类别进行标准化处理。样本队列涵盖摩洛哥全境163个非河口海滩单元，数据来源于卫星影像与实地验证相结合的方式。

### 三、研究结果

#### 3.1 海滩分类驱动因子的识别

通过对应分析（CA）的总惯性分解，研究确定了需要解释的前20个维度，其惯性比高于随机分布0.95分位数（92.15%对59.22%）。前两个主成分仅解释了21.93%的总方差（第一轴贡献14.1%），F1×F2平面解释了约五分之一的总变异性，因此需要结合F3×F4平面才能达到总惯性的三分之一（36.3%）。轴F1与四个反映海滩尺寸（面积、长度、宽度）和陡度（坡度、高度）的局部定量参数强相关；轴F2主要由地质参数解释，其中岩石类型区分了冲积和砾岩地形上的海滩与其他海滩，地质时代解释了第三纪海岸海滩的独特性；F3×F4平面可由五个描述符解释，其中面积、长度、宽度和坡度四个参数已在轴F1上起解释作用，进一步强化了它们在分类中的角色。

#### 3.2 CA分类中的海岸分区

研究将摩洛哥海岸线划分为八个地形上均质的区域。虽然地理位置未被用作分类标准，但各区域的海滩在CA的F1×F2图上呈现出同区域海滩的相似性以及区域间的差异性，证实了所划分区域的形态均质性。总体而言，受极低潮差影响的地中海海岸海滩与大西洋海岸海滩存在明显差异；地中海中部的海滩因通常位于山脚下而与丹吉尔地区和东方地区的海滩有所区别。

#### 3.3 海滩分类

Ward氏层次聚类分析将163个研究地点划分为14个类别或簇，由四个层次级别定义。这14个类别包括：第1类为小型、狭窄且极陡的地中海海滩，位于第三纪山脚下，具有中至粗粒径沉积物；第2类为狭窄且倾斜的地中海海滩，位于第三纪或第二纪山脚下，沉积物富含砾石且长度相对较大；第3类为发育于古生代岩石脚下的狭窄倾斜地中海海滩，粗粒沉积物，中等长度；第4类为小型狭窄且倾斜的细粒沉积物海滩，位于第三纪地形脚下；第5类为大型缓坡海滩，细至中等粒径沉积物；第6类为小型缓坡海滩，细粒沉积物；第7类为长海滩，缓坡且细至中等粒径沉积物；第8类为石灰岩地形中的广阔缓坡海滩，细粒沉积物；第9类为大型缓坡海滩，中等粒径沉积物；第10类为缓坡中等粒径沉积物海滩，狭窄且长度短至中等；第11类为河口附近次级冲积层中的小型细砂海滩；第12类为宽广缓坡中等砂质海滩，延伸于古生代地形；第13类为中等坡度中等沉积物的小型海滩，位于平均潮位，属于第四纪；第14类为狭窄小型海滩，中至粗砂。这些分类揭示了海滩形态特征与地理地质背景之间的复杂关系。

#### 3.4 讨论与结论

讨论部分指出，树状图产生的十四个相对均质的类别证明了卫星数据在分类海滩方面相对高效，与陡峭海岸和河口的分类效果一致。然而，实地测量发现了卫星数据中许多不准确之处，特别是与尺寸（长度、宽度、高度和坡度）相关的数据，这与数字地形模型和部分影像的低分辨率有关。描述各类别后发现五个描述符在类型学中起主要判别作用：坡度、沉积物粒径、春分潮振幅、海滩宽度和长度。这些参数在很大程度上反映海岸的地形特征。涌浪振幅主要区分了地中海和亚速尔群岛（原文如此）的大西洋海滩；海滩高度因数字地形模型分辨率有限而仅起次要作用；地质因素通过定义海岸形态间接影响整体类型学，但存在空间变异性；距最近河口的距离对分类无显著贡献。本研究建立了一个摩洛哥海洋海滩描述符数据库，可作为湿地清单、生境类型学和海平面上升影响等未来研究的数据来源。研究结论部分指出，本文在摩洛哥湿地清单和分类的更广泛计划框架内提出了全面的海滩类型学，方法刻意简化，依赖最少量的标准（十个，其中大部分可通过遥感和网络服务获取），通过层次聚类分析和因子对应分析将全国163个海滩划分为14个类别。这些标准通常可以简化为主要定义形态、水动力、坡度和沉积物粒径的几类参数，海岸地质在其中发挥重要作用。本文提出的分类应被理解为北非海滩的第一个参考框架，可作为其他分类的模型，是对摩洛哥湿地现有分类的补充输入，也是指导沿海土地利用规划决策的参考。该分类方法的核心价值在于其方法论的可推广性和未来基于遥感与地面测量相结合以建立覆盖全部北非海岸的更大规模数据库的可行性。