全球河流三角洲正在下沉

河口三角洲仅占陆地面积的1%，却是地球上最重要的地貌之一。全球三角洲估计居住着3.5-5亿人口（占全球人口的4-6%），其中包括全球34个特大城市中的10个。这些动态地貌具有重要的社会经济、生态和能源相关功能，支撑着农业生产和渔业，维系着生物多样性，其港口、交通网络等基础设施还是国家、区域和全球海上贸易的支柱。

这种重要性也使三角洲面临气候、环境和人为因素叠加的威胁。作为低洼地区（大面积区域海拔低于海平面2米），三角洲易受海平面上升、风暴潮、地面沉降、温雨模式变化等环境压力影响，且气候变化加剧了这些风险。这些压力会导致农业用地退化、淡水短缺、洪灾加剧、湿地减少、海水入侵、海岸线后退，并威胁基础设施。此外，灾害相互作用还可能引发级联社会经济后果，如土地和淡水短缺导致迁移，加剧资源竞争和社会紧张，使三角洲成为地球最脆弱的地貌。

地面沉降是全球河口三角洲风险的重要因素，在21世纪其影响不亚于甚至超过气候引起的海平面上升，是海岸适应策略的关键部分。但由于缺乏现代高分辨率沉降观测，地面沉降在全球三角洲脆弱性评估中代表性不足，现有观测多局限于城市中心，忽视了农村和生态关键区域，了解全三角洲当代地面高程变化特征对可持续管理至关重要。

本研究利用 Sentinel-1 合成孔径雷达干涉技术，获取了全球40个三角洲（横跨五大洲29国）的高空间分辨率地表高程变化数据集，捕捉了全三角洲75米分辨率的时间趋势、沉降速率和水平运动，涵盖人口超300万的主要三角洲、历史沉降三角洲及生态经济重要的欠研究三角洲。

对2014-2023年Sentinel-1 SAR数据的分析显示，全球三角洲普遍面临沉降威胁。40个三角洲中，12个平均沉降速率低于2毫米/年（中度），超半数超过3毫米/年，13个（如尼罗河、波河、湄公河、黄河等）超过当前全球海平面上升速率（约4毫米/年），其中湄南河、布兰塔斯河、黄河三角洲平均沉降速率超全球海平面上升两倍。18个三角洲的平均地面沉降速率超过区域地心海平面上升速率，且除里奥格兰德河三角洲外，所有三角洲至少1%区域沉降速率快于全球和地心海平面。

所有三角洲至少35%面积在沉降，38个三角洲（除涅瓦河和弗雷泽河）超50%面积沉降，19个三角洲超90%面积受沉降影响（如密西西比河、尼罗河、恒河 - 布拉马普特拉河等）。湄南河（94%）、尼罗河（80%）等多个三角洲超50%面积沉降速率超过5毫米/年。全球40个三角洲中约54-65%面积（460,370平方公里）面临沉降，南亚、东亚和东南亚17个三角洲沉降面积最大（274,000平方公里）。七个大型三角洲（恒河 - 布拉马普特拉河、尼罗河等）占总沉降面积的57%（265,000平方公里），亚历山大、曼谷、上海等沿海城市沉降速率达或超过全三角洲平均水平。

单个三角洲内地表垂直运动（VLM）空间分布不均，反映自然与人为过程的复杂相互作用。尽管整体呈沉降趋势，但部分区域存在0-5毫米/年的抬升，如弗雷泽河、黄河等三角洲的抬升区域与水平运动模式相关，可能与河流动力学或生长断层导致的泥沙再分配有关，这表明三角洲脆弱性评估需考虑高程变化的空间异质性。

三角洲本质上会因沉积物压实、均衡调整和构造活动而随时间沉降，但人类活动加速了许多主要三角洲的沉降速率，将缓慢地质过程转化为紧急环境危机，主要人为驱动因素包括过度开采地下水、油气开发及城市化和农业相关的土地利用变化。

通过分析地下水储存变化、泥沙通量改变和城市扩张这三个主要人为驱动因素与非冰川均衡调整的VLM/沉降速率的关系，发现地下水储存损失、泥沙通量减少和城市人口增长较快的三角洲（如黄河、波河、尼罗河等）沉降速率较高，而地下水储存稳定或增加、泥沙通量增加和城市扩张有限的三角洲（如萨卢姆河、亚马逊河等）沉降速率较低。

多元线性回归模型因无法解释非线性相互作用而表现不佳（R²=0.2±0.1），随机森林机器学习模型则能捕捉非线性关系和变量相互作用，性能更优（R²=0.6±0.1，RMSE=1.9±0.1毫米/年，MAE=1.4±0.2毫米/年），但在高沉降速率（>8.0毫米/年）时存在低估。特征重要性分析显示，地下水储存是三角洲沉降的主要人为预测因子（0.5±0.2），泥沙通量变化（0.3±0.2）和城市化（0.3±0.1）为次要因素。局部可解释模型（LIME）分析显示，28个三角洲中35%（如湄公河、恒河 - 布拉马普特拉河等）地下水储存是主要驱动因素，湄南河和黄河三角洲受地下水储存、泥沙通量和城市扩张共同影响，萨卢姆河、密西西比河等三角洲泥沙通量影响较大，尼罗河、波河等受多因素混合影响。

研究存在局限性，如GRACE地下水储存数据空间分辨率低（约300-400公里）可能引入信号泄漏，泥沙通量数据集为百分比变化而非当代绝对速率，未明确分离其他自然和人为驱动因素，随机森林模型依赖输入变量分布，40个三角洲虽具代表性但非全球全覆盖。未来需结合更密集的三角洲特定数据集以更好解析局部过程。

全球三角洲面临气候引起的海平面上升和地面沉降的“双重负担”，共同导致相对海平面上升速率超过全球平均水平。与全球均匀的海平面上升不同，沉降在局部到区域尺度发生，变化大，反映局部自然和人为过程。在许多三角洲，当代沉降速率已超过当前海平面上升速率，使相对海平面上升主要由VLM而非海平面高度变化驱动。

分析显示，40个三角洲中18个的平均沉降速率超过地心海平面上升，影响约2.36亿人，多于海平面上升主导的1.569亿人。在海拔低于1米的区域，约三分之二的三角洲沉降主导相对海平面上升，7600万居住人口中84%（6370万人）生活在快速沉降区。按当前趋势，中等排放情景下，三角洲当前最大沉降速率已超过21世纪海平面上升预测值，到2100年，所有40个三角洲的当前最大沉降速率均超过预测海平面上升速率，95百分位沉降速率在29个三角洲超过2050年预测值，22个三角洲超过2100年预测值。即使在高排放情景下，到2050年所有三角洲的最大沉降速率仍超过预测海平面上升，23个三角洲的95百分位沉降速率亦然；到2100年，38个三角洲的最大沉降速率超过预测值，7个三角洲的95百分位沉降速率仍占主导。

这些发现表明VLM是三角洲和其他易沉降低海拔海岸带的主要危害。尽管全球海岸带面临海平面上升的基线威胁，但许多三角洲的沉降往往主导相对海平面上升，加上高人口密度，风险更严峻。然而，沉降在全球海岸风险 discourse 中未被优先考虑，因其被认为可处理。与气候引起的海平面上升不同，人为沉降可通过针对性干预减缓或阻止，但这种可响应性反而使其处于国际政策边缘。这需要将适应从全球气候挑战转向区域社会技术要务，采取综合方法，优先进行沉降缓解（如地下水监管、含水层补给、泥沙管理）和相对海平面上升适应。

从加拿大弗雷泽河三角洲到中国黄河三角洲，全球三角洲因气候变化加速海平面上升而沉降，导致土地流失、洪水频发和海水入侵等多重威胁。适应的紧迫性是全球性的，但行动能力存在差异，许多中低收入国家的三角洲受制度、社会和财政限制，适应能力有限。圣母大学全球适应指数（ND-GAIN）评估国家对气候变化的脆弱性和部署适应资源的准备度，得分>0.52表明有能力吸收资金并转化为行动策略。

将全球三角洲按相对海平面上升和ND-GAIN适应准备度分为四类：“未准备下沉区”（高相对海平面上升（>4毫米/年），低准备度（<0.52））、“高准备上升区”（高相对海平面上升，高准备度）、“潜在威胁区”（低相对海平面上升，低准备度）、“安全区”（低相对海平面上升，高准备度）。65%的三角洲（26个）位于中低收入国家，属于“未准备下沉区”，原住民社区因居住在最低洼地区、缺乏大规模适应资源和文化迁移障碍而更脆弱。

高收入国家的多数三角洲（如黄河、维斯瓦河等）属于“高准备上升区”，拥有健全治理，如荷兰三角洲的综合洪水管理模式。但该组部分三角洲仍存在差距，如密西西比河三角洲因缺乏泥沙分流等适应措施，自1932年已流失超5000平方公里土地，波河三角洲因农业地下水开采面临盐碱化问题。“潜在威胁区”包括萨卢姆河和涅瓦河三角洲，相对海平面上升低但适应能力弱，未来易受海平面上升影响。“安全区”包括里奥尼河和弗雷泽河三角洲，相对海平面上升低且适应能力强。里奥尼河三角洲是样本中唯一21世纪海平面呈下降趋势的三角洲。

对比20世纪和当代影响矩阵发现，15个有潮位数据的三角洲中，10个从20世纪的“潜在威胁区”或“安全区”过渡到21世纪的“未准备下沉区”或“高准备上升区”，反映沉降和海平面上升驱动的相对海平面上升加速。密西西比河、恒河 - 布拉马普特拉河等三角洲自20世纪以来相对海平面上升速率持续超过4.0毫米/年。湄南河和里奥尼河三角洲20世纪相对海平面上升速率下降且适应能力提高，但湄南河仍保持高相对海平面上升速率（12.3毫米/年）。尼罗河三角洲相对海平面上升速率从20世纪的1毫米/年飙升至21世纪的超10毫米/年。中低收入国家的“未准备下沉区”三角洲多从“潜在威胁区”过渡而来，适应能力停滞；长江、珠江等三角洲则从“潜在威胁区”过渡到“高准备上升区”，适应准备度因经济增长和治理能力提升而提高。

长期趋势显示，适应能力强的三角洲仍难应对持续沉降和气候驱动的海平面上升，能力有限的三角洲则面临双重风险升级。理想的海岸韧性目标是过渡到“安全区”，但目前仅弗雷泽河和里奥尼河三角洲处于该区域。面对三角洲多达5亿人口的挑战，需要全球关注沉降等关键脆弱性驱动因素，同时推进保护土地高程和长期宜居性的治理方法，而非短期适应。