热带风暴移动速度变化如何影响全球红树林

作者: aeks | 发布时间: 2025-12-14 10:34 | 更新时间: 2025-12-14 10:34

学科分类: 海洋科学 环境科学与工程 生态学 遥感科学与技术

红树林生态系统为人类提供食物供给、气候调节和海岸稳定等重要服务,同时能保护热带、亚热带和温带海岸免受气旋侵害。然而,气旋也是全球红树林自然死亡的主要原因之一,其破坏主要通过两种机制:一是风、浪、涌等造成的物理破坏(如树冠摧毁、树木连根拔起、底质侵蚀),二是洪水、沉积物覆盖、盐度胁迫等引发的水文破坏(如树木枯萎)。过去研究多关注气旋强度(风速)对红树林的影响,但对移动速度等其他属性的研究较少。

本研究通过可解释的机器学习模型,分析了2001-2021年全球所有气旋数据,探讨了气旋属性和海岸地貌对红树林破坏的影响。研究共采集了831个“气旋-单元格”事件,发现全球红树林在气旋后的增强植被指数(EVI,反映植被状况的指标)平均下降27%,不同区域差异不大。模型包含气旋风速、5天平均风速、移动速度、累积降雨量以及海岸坡度、距岸距离等6个预测因子,解释了68%的破坏 variance。结果显示,风速超过100公里/小时后,破坏显著增加;移动速度的影响因海岸坡度而异:快速移动(≥25公里/小时)的气旋在坡度>0.05米/米的陡坡海岸造成更严重破坏,而慢速移动(<25公里/小时)的气旋在缓坡海岸破坏更明显。

1981-2000年与2001-2020年相比,全球红树林遭遇的气旋数量变化不大,但暴露度(气旋轨迹点与红树林栖息地的交点)增加了13%。强气旋(风速≥100公里/小时)暴露度增速是弱气旋的近两倍,快速移动强气旋暴露度增速是慢速移动强气旋的两倍多。区域差异显著:东亚是强气旋暴露度最高的地区,快速移动强气旋暴露度翻倍;加勒比海是第二高强气旋暴露区,主要由慢速移动强气旋暴露度翻倍驱动;而澳大拉西亚和东南亚的各类气旋暴露度均下降。

研究表明,气旋移动速度通过改变破坏机制影响红树林:快速气旋在陡坡海岸引发物理破坏,慢速气旋则导致水文破坏。这对红树林管理有重要启示:快速气旋频发区域应重点保护陡坡海岸免受侵蚀,可推广牡蛎礁等消浪措施;慢速气旋频发区域需维护水文系统(如保持淡水输入和潮汐交换)以减少涌浪引发的水文破坏。未来气候变化下,需将气旋属性变化纳入风险评估,以更好地保护红树林生态系统。

DOI: 10.1126/sciadv.adx6799

标签: 机器学习模型 气旋移动速度 破坏机制 红树林生态系统