【摘 要】
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随着全球人口的增长和城市化快速发展,过去30年无论是内陆还是沿海地区,土地的需求都显著增加。在沿海地区,填海造地通常是满足城市发展土地需求的首选解决方案。使用地质工程技术将原有的海域、潮滩、湿地等变为人工陆地,受城市化、社会经济发展等因素驱动,并产生湿地破坏、洪涝灾害加剧、生物多样性降低等多种影响。近30年来,由于全球沿海地区城市化的快速推进和社会经济发展,填海造地面积增加迅速,但是,随着全球变暖
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随着全球人口的增长和城市化快速发展,过去30年无论是内陆还是沿海地区,土地的需求都显著增加。在沿海地区,填海造地通常是满足城市发展土地需求的首选解决方案。使用地质工程技术将原有的海域、潮滩、湿地等变为人工陆地,受城市化、社会经济发展等因素驱动,并产生湿地破坏、洪涝灾害加剧、生物多样性降低等多种影响。近30年来,由于全球沿海地区城市化的快速推进和社会经济发展,填海造地面积增加迅速,但是,随着全球变暖导致的海平面上升、风暴潮潮位增高以及人类活动导致的地面沉降等,沿海土地也面临巨大的淹没风险。在人类活动围填海和全球气候变化导致的海平面上升等影响作用下,沿海地区的土地总面积在增加还是减少?围填海区域面临的海平面上升和地面沉降等风险有多大?什么因素驱动围填海的大规模发展及如何利用新技术实现监测和管控?这些都是迫切需要解决的问题。中国自2017年以来出台了一系列严格的围填海管控措施,开始对围填海进行规范,然而,土地资源的稀缺、经济利益的驱动使围填海还将持续存在,至2020年仍然有大量围填海工程在沿海各地进行。因此,考察海岸带土地扩展的格局和动态,以及海平面上升对其影响,不仅对国土空间开发规划和生态环境保护意义重大,而且对于区域可持续发展也最为迫切。本研究旨在开发一种用于评估和绘制主要沿海城市围填海时空格局和过程的综合方法,同时计算新围垦土地上近期地面沉降的速率以了解海平面上升的相对风险。本文使用谷歌地球引擎(Google Earth Engine)来构建一个强大的平台来监测海岸带近期填海造陆的动态。在GEE平台上,利用欧盟委员会联合研究中心的全球地表水数据产品、夜间可见光红外成像辐射仪(VIIRS)、Landsat和Sentinel-1影像来考察填海造陆格局和动态、填海后的土地利用以及地面沉降等情况。为了解填海造陆全景并比较其动态,本研究分别从全球、亚洲和中国京津冀、长三角、珠三角城市群三个尺度来进行分析围填海的驱动因素,并考察海平面上升和地面沉降对围填海地区的影响,最后探讨如何通过相关政策来实现海岸带系统的可持续性。主要结论如下:(1)通过评估全球16个沿海特大城市沿海土地开垦的时空格局及全球近30多年来沿海土地面积增加和损失的趋势和特征,发现全球范围内通过填海造陆在许多地区增加了大量土地面积,其中亚洲国家沿海土地面积增加显著。在全球16个特大沿海城市中,中国填海造陆增加面积尤为突出。其中,上海在全球16个城市中居首位,自1980年中期以来沿海土地面积增加了580多平方千米。许多沿海城市缺乏发展用地,加之海平面持续上升的背景下,为减轻极端事件的影响的必要性,利用工程措施填海造陆防御台风风暴潮灾害已经成为一种重要的解决方案。然而,在海平面上升、极端事件频发和地面沉降等共同作用下,沿海新开垦土地的可持续性仍面临巨大不确定性。(2)绘制亚洲八个主要沿海城市1988-2018年沿海土地扩张图,评估填海造陆的空间格局和时间变化趋势,发现这些城市填海造陆的空间扩展面积和变化率都较大。在短短的三十年中,这八大城市开垦了约700平方公里。填海造陆的时空变化显示,大部分沿海城市新增陆地主要用于港口、机场、商业和住宅建设,经济发展是最主要驱动力。然而,上海50%以上的新增陆地并不是用于建设项目,而是用于绿化,这表明了不同的政策对填海造陆及新增土地利用的影响。地表沉降是近期填海造陆的主要挑战。通过计算新开垦陆地的地面沉降率发现,大部分填海地区均存在地面沉降现象,土地的变形程度都很大。(3)中国沿海地区经济发展迅速,日益增长的土地资源需求对海岸带脆弱环境造成了压力巨大。随着人口的迅速增长和经济的快速发展,沿海城市的土地资源日益短缺,填海造陆成为主要的应对措施。对中国九个主要城市1990-2018年向海扩张进行深入研究,发现自1984年以来,9个城市的沿海土地向海扩张总面积已超过2800平方公里,其中82%是2000年之后开垦的,即中国农业红线政策颁布的一年之后。2004年以来,上海的新增陆地面积最大,其次是宁波和天津。不同城市由于发展阶段的差异,其填海造陆项目发展存在巨大差异。夜间灯光卫星数据显示部分围填海地区尽管已有建筑物存在,但空置率很高。(4)沿海地区将填海造陆作为解决土地资源稀缺的主要途径之一,但是,在全球变暖的背景下,海平面上升和地面沉降对围垦地区土地利用的可持续性构成了重要威胁,在一些地区甚至出现淹没、侵蚀面积大于围垦面积的现象,因此,需要在填海造陆项目开始前、中、后各个阶段,评估海平面上升等风险。同时,还要提高土地利用效率,减少填而不用或建筑物空置率高等现象,增强沿海城市国土空间开发的合理性和可持续性。中国填海造陆的动态及政策应对可为其他国家沿海开发提供借鉴。
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