海蚀平台发育影响下基岩海岸地貌演化研究获重要进展

  近日,中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室(OMG)研究员李伟团队,联合英国曼彻斯特大学及新西兰奥塔哥大学的科研团队,在海蚀平台发育影响下基岩海岸地貌演化数值模拟研究上取得重要研究进展。相关研究成果发表于国际地貌学权威期刊Geomorphology《地貌学》上,助理研究员赵中伟为论文第一作者  

  波浪对基岩海岸的持续性侵蚀作用,会在潮间带形成向海倾斜的平台状地貌——海蚀平台。由于波浪与海蚀平台表面的底摩擦作用,衰减了海浪最终到达海岸的波能。准确刻画海蚀平台对波浪近岸传播的影响,是数值模拟基岩海岸地貌演化的重要基础。 

  对于长地质时期海岸地貌,由于无法获得各时期准确的海底地形和远场波浪条件,使得基于过程的数值模型无法适用。早在2014国际基岩海岸地貌学家Sunamura教授针对该问题提出一套模型,但仅适用于倾向近乎水平的海蚀平台,对于倾斜海蚀平台适用性及其参数的准确性,成为了制约该模型推广应用的关键问题,尤其在海岸侵蚀防灾减灾领域。 

  在本项研究工作中,研究人员通过有限元积分的方法将倾斜型海蚀平台切割为一系列水平状阶梯单元,通过积分各单元对波浪的衰减强度总和,获取波浪经海蚀平台表面传播到达最终海岸的波浪高度,解决了模型对倾斜型海蚀平台的适用性问题。 

  基于全球已发表的基岩海岸海蚀平台波浪近岸传播观测数据,研究人员对比该模型模拟结果与实际观测结果的异同,发现模型的均方根误差仅不到8厘米。此外,将模型中的3个经验参数,按照控制变量的方法分别扩大和缩小2-4倍,结果皆显示模型输出结果的均方根误差会随之增大,进而证明了Sunamura模型及其经验参数的准确性。 

  该项研究充分证明了Sunamura模型在长地质时期(超千年尺度)基岩海岸地貌演化和海岸侵蚀数值模拟领域的实用性和广泛应用前景。 

  本研究得到了海南省自然科学基金青年项目的资助(421QN0978)。    

  相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2022.108480

1. 海蚀平台有限元积分几何模型示意图

2. 基岩海岸海蚀平台波浪近岸传播野外实际观测站点位置谷歌卫星遥感图


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