文章信息:Wang, Y., Lin, J., Yan, Y., Zeng, Z., Liu, X., Wang, S., She, Z., Huang, Z., Sun, P., Zhao, T., Lin, K., Coco, G., & Cai, H. (2025). Spatial transmission of resilience loss in deltaic dynamic systems. Communications Earth & Environment, 6, 530. https://doi.org/10.1038/s43247-025-02519-3
整理人:徐嘉苗,2025级硕士研究生
整理时间:2025年7月30日
Abstract: River and tidal dynamics regulate delta water levels, underpinning their ecological and socioeconomic stability. Deltaic water level resilience, the capacity to recover from disturbances, is vital amid growing climate and human pressures, necessitating a robust method to quantify and monitor it. Here we define water level resilience as the rate of water level recovery post-hydrodynamic disturbances. We quantify resilience trends using autocorrelation and propose a high-dimensional resilience transmission method based on a vine Copula model to estimate the spatial propagation of resilience loss across subsystems. Applying this framework to the Pearl River Delta in China reveals spatial heterogeneity and inter-subsystem transmission of resilience loss driven by anthropogenic activities. Our approach can be extended to other major deltas, despite differing hydrodynamic and human impacts. The findings underscore the need for tailored management strategies addressing specific drivers and subsystem interactions, offering critical insights into the global delta preservation amid escalating environmental challenges.
摘要:本研究首次在河流三角洲区域应用韧性指标,基于临界减速(CSD)理论量化水位韧性。选择珠江三角洲(PRD)作为代表性案例研究,因其复杂的河流-潮汐相互作用、快速城市化以及自1990年代以来广泛的人为改造(如筑坝、疏浚和采砂)。研究定义了水位韧性为水位在水动力扰动后的恢复速率,使用自相关量化韧性趋势,并提出基于vine Copula模型的高维韧性传递方法来估计韧性丧失在子系统间的空间传播。应用该框架揭示了中国珠江三角洲由人类活动驱动的韧性丧失的空间异质性和子系统间传递。该方法可扩展到其他主要三角洲,尽管水动力和人类影响不同。研究结果强调了需要针对特定驱动因素和子系统相互作用的定制管理策略,为全球三角洲在日益严峻的环境挑战中的保护提供了关键见解。
1. 研究背景
河口三角洲的水位恢复力(resilience)是维持生态与社会经济稳定的关键,但高强度人类活动(围垦、采砂、航道疏浚)和极端事件正导致系统恢复力下降,且其空间传播机制缺乏定量刻画。
2. 研究意义
提出全球首个基于临界慢化理论的高维 Copula(HRTV)框架,可量化三角洲子系统间恢复力损失的传播,为差异化管理提供依据,对全球河口保护具有普适价值。
3. 研究方法
用滞后-1自相关(AR1)作为恢复力指标,基于1965–2016年珠江口25个潮位/水文站月资料;
采用STL分解去除趋势与季节项;
构建C-vine Copula 模型刻画上游洪水、下游潮位与多站AR1的依赖结构;
设定4种情景(洪水、高潮、正常、复合极端)模拟恢复力失效概率。
4. 主要结论
珠江三角洲恢复力呈显著空间异质性,潮控子系统(#3、#5)自1990年后恢复力持续下降;
恢复力损失在子系统内呈局部集聚、跨系统呈传播性;
复合极端情景下全系统失效概率升至约90%;
上游洪水对整体系统恢复力影响大于下游潮位变化。
5. 研究展望
未来应将高分辨率日/小时数据、侧向连通性、地貌演变及生态指标融入框架;推广至湄公河、密西西比河等三角洲,并与实时监测-预警系统耦合。
6. 研究主要图表

01 PRD水文分区与子系统空间连通性概念图

02 PRD站点水位韧性的空间格局

03 不同模拟情景下的水位韧性概率和AR1值

04 动态边界条件变化对水位韧性的潜在影响

05 人类干预对PRD韧性的影响
原文链接:https://www.nature.com/articles/s43247-025-02519-3
原文转引:https://mp.weixin.qq.com/s/LdqNXYgs93rV4naK_OuXqA