最新,深圳大学 李清泉院士及徐南副教授在《Science Bulletin》发文,综合评估近期中国沿海海水倒灌现象

原文标题：Multifaceted assessment of recent saltwater intrusion along China’s coasts

作者：徐南#，张子浩#，徐豪，么嘉棋，卢麾，蔡闻佳，欧逸夫，栾虹，宫鹏，涂伟，李清泉*

来源：Science Bulletin（影响因子21.1、中科院1区TOP期刊）

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.02.021

深圳大学李清泉院士团队在综合性期刊Science Bulletin上发表论文“Multifaceted assessment of recent saltwater intrusion along China’s coasts”。该研究首次融合多源遥感与社会经济数据，对2015至2024年间中国沿海海水倒灌现象进行综合评估。研究揭示，过去十年我国沿海海水倒灌淹没范围较广，沿海水位上升明显，对人口、建筑、道路、农田及沿海养殖区均产生了显著影响。尤为值得关注的是，2024年的海水倒灌严重程度为十年来之最。论文共同第一作者为深圳大学徐南副教授与河海大学硕士研究生张子浩，通讯作者为深圳大学李清泉院士，深圳大学涂伟教授、清华大学卢麾教授与蔡闻佳教授、香港大学宫鹏教授等人为论文合作者。

本研究对2015至2024年间中国沿海海水倒灌事件进行了系统梳理。在此期间，中国沿海共记录到84起海水倒灌事件，波及37个沿海城市，但受限于卫星数据可用性，最终选取了涉及12个城市的18起事件进行深入分析。研究主要采用光学影像（包括HY-1C/D CZI L1C、GF-1 L1A、HJ-2A/B L1A、Landsat 8/9 L2及Sentinel-2A/B L2A）、SAR影像（Sentinel-1A/B L1 GRD）以及ICESat-2 卫星激光测高数据（覆盖2015—2024年）。为保证多源卫星数据的空间一致性以及分析精度，本研究对光学影像进行了辐射定标、大气校正与正射校正；对SAR影像进行了滤波、地理编码与辐射定标处理；并对所有影像进行了统一的重采样与空间配准。

本研究采用支持向量机（SVM）算法对陆地-水体进行分类，以提取有卫星影像记录的海水倒灌事件发生前后的淹没范围与水边线，进而估算淹没面积。首先，利用PhoREAL工具将ICESat-2数据转换到EGM2008基准，进行初步噪声滤波（置信度大于4）。为获得更精确的地面光子，进一步采用基于自适应可达距离的OPTICS聚类算法进行去噪，其中可达距离阈值通过Otsu方法自动确定。随后，对去噪后的信号光子采用10×10窗口大小的移动平均方法进行平滑滤波。最终，通过计算淹没区域附近ICESat-2光子点的平均高程，以定量评估海水倒灌造成的沿海水位上升幅度。

本研究整合了夜光、人口、建筑物、道路、农田及沿海水产养殖等多源数据集，以全面评估海水倒灌事件的社会经济影响。具体而言，利用500米空间分辨率的VIIRS/NPP日尺度夜间灯光产品，估算淹没前后夜间灯光变化；基于WorldPop提供的2015–2023年中国人口空间分布数据，评估受影响人口数量；结合2020–2022年东亚国家建筑数据，统计被淹没建筑物数量；借助OpenStreetMap提供的道路数据，估算被淹没道路的总长度；并采用1985–2023年中国30米年度土地覆盖数据集及2015–2020年中国10米年度沿海养殖池塘数据集，估算被淹没的耕地面积和水产养殖面积。

近十年，中国沿海海水倒灌多发生于7至11月，即夏秋季节。这一时期台风引发的风暴潮频发，若叠加天文大潮，将显著增加海水倒灌的发生概率。2024年的海水倒灌发生频率显著高于其他年份。从空间分布来看，宁波和舟山是过去十年中发生海水倒灌次数最多的城市，各记录到3次。过去十年间，本研究分析的18起海水倒灌事件累计造成淹没面积564.60 km²。卫星测高数据显示，海水倒灌事件发生后平均水位上升为0.68 m。社会经济影响评估表明，海水倒灌共影响人口9546人，涉及建筑物2654栋（总面积0.82 km²），造成道路淹没79.66 km。此外，农田和水产养殖区也遭受较大影响，分别有2.87 km²耕地和13.41 km²养殖池塘被淹。夜间灯光数据则进一步印证了海水倒灌事件的影响强度：倒灌后夜光强度平均下降0.24 nW·cm⁻²·sr⁻¹，降幅达4.91%。

本研究选取了多个典型城市开展高时间分辨率的海水倒灌动态观测，具体包括：2024年的盘锦、锦州、葫芦岛、营口、唐山、天津和北海，2023年的宁德，以及2019年的舟山。结果显示，海水倒灌演变过程呈现出明显的区域差异：环渤海地区灾情更为严重，倒灌发生后淹没面积持续扩大；而其他地区则表现为淹没面积逐步下降的趋势。为验证水位反演精度，本研究收集了洞头站、北海站、鲅鱼圈站和金山嘴站的实测水位数据，对2023年宁德、2024年北海、营口及宁波的海水倒灌事件进行对比验证。结果表明，在海水倒灌发生期间，潮位显著升高，遥感估算水位与实测水位之间具有较强的一致性（r = 0.83）。

图1. 2015-2024年中国海水倒灌事件时空特征

图2. 2015-2024年中国海水倒灌事件相关指标分析

本研究对2015至2024年间中国沿海地区的海水倒灌事件进行了系统梳理。具体而言，选取中国12个沿海城市的18起海水倒灌事件，融合多源遥感数据与社会经济数据进行深入分析。研究结果显示，2015至2024年累计造成淹没面积564.60 km²，倒灌发生后平均水位上升0.68 m，夜间灯光强度平均下降0.24 nW·cm⁻²·sr⁻¹。在社会经济影响方面，海水倒灌共波及9546人，涉及2654栋建筑（总面积0.82 km²），淹没道路79.66 km，受影响农田面积达2.87 km²，受影响水产养殖区面积为13.41 km²。

本研究充分展现了遥感技术在监测海水倒灌方面的巨大潜力，尤其是通过融合光学影像与卫星高度计数据所实现的三维立体监测能力，为沿海灾害的精准评估与应急决策提供了科学依据。未来，应进一步深化对海水倒灌复合驱动机制的理解，除传统关注的天文潮与风暴潮外，亟需量化海平面上升、地面沉降等缓变因素对沿海脆弱性的累积影响。同时，亟需获取高精度沿海地形与高频潮位观测数据，结合土地覆盖/利用信息，引入水深–损失函数模型，提升沿海海水倒灌淹没深度估算与灾害损失评估的准确性，为沿海地区的气候适应规划与防灾减灾政策提供更为坚实的科技支撑。