美国地质勘探局海岸与海洋地质研究——近期重点和成就.doc

美国地质勘探局海岸与海洋地质研究近期重点和成就海洋信息2003缸美国地质勘探局海岸与海洋地质研究近期重点和成就杨文艳刘宪斌(天津科技大学海洋科学与工程学院天津塘沽300450)(续上期)2.1.3重要栖息地和国家海洋自然保护区美国地质勘探局的一项优先工作是要为管理者,决策者和民众提供关于国家海洋自然保护区和其他重要栖息地的信息.2.1.3.1加利福尼亚州的蒙特里海湾在加州蒙特里海湾国家海洋自然保护区,研究人员研究在保护区内,沉积物是如何被侵蚀,堆积并转移的.这些信息会帮助管理者保护海洋保护区内的栖息地.2.1.3.2佛罗里达州外的佛罗里达珊瑚礁群岛及OCULINA海岸沙滩在佛罗里达珊瑚礁群岛国家海洋自然保护区和附近的佛罗里达海湾中美国国家海洋和大气局下的国家海洋渔业局(NS),美国地质勘探局已在佛罗里达东海岸外调查了一处珊瑚礁深水栖息地.南大西洋渔业管理委员会已把OCULINA海岸沙滩确定为一处有特殊重要性的区域,美国地质勘探局的科学家正在研究那里的珊瑚移植,作为恢复被损坏的珊瑚礁栖息地的方法.2.1.3.3马萨诸塞州外的乔治海岸暗滩美国地质勘探局和国家海洋渔业局的一个合作项目,正在调查马萨诸塞州外的乔治海岸暗滩分布在物理的/地质因素与渔场高产之间的相互作用.数据显示潮汐,风暴和商业捕捞活动对海底的物理干扰,改变了海底栖息地.2.1.3.4马萨诸塞州外STELLWAGEN海滩美国地质勘探局正在绘制马萨诸塞州外的Stellwagen海滩国家海洋自然保护区的系列地图,包括景观,海底地形,沉积物分布和生物栖息地分布.该项目正在与美国国家海洋和大气局,美国环保署,加拿大水道测量局和新不伦瑞收稿日期:2002年8月28日克大学合作进行.2.2自然危害和公众安全主题对自然危害和公众安全主题的研究,帮助科学家了解海岸地区中自然危害的起源和范围,并确定它们的影响.美国地质勘探局海岸与海洋地质项目的一项优先工作,是要提供相对短期的,预报性的地球科学信息,以帮助避免由于海岸侵蚀,飓风,厄尔尼诺现象,滑坡,海啸和地震造成的损失.2.2.1海岸侵蚀海岸侵蚀是个严重的全国性的问题,它能带来即时的和长期的经济和社会不良结果.野生动植物保护区,重要栖息地和娱乐区也受到海岸土地损失的威胁.美国地质勘探局正致力于为当地,州和联邦负责海岸地区管理的机构提供关于控制海岸侵蚀的地质和海洋学进程的关键性资讯.2.2.1.1SWASH:大范围勘测海岸线利用全球定位系统(GPS)中最新进展,美国地质勘探局已开发出SwAsH系统,它可以快速,廉价,高精确地测量海岸线位置.测试显示新系统可在一个低潮期内低成本地勘测超过65公里的海岸线.SwASH也正用来获得在风暴期间海岸线变化的即时资讯.2.2.1.2华盛顿西南部沿华盛顿西南部海岸,侵蚀已经变成一个严重的问题.在长期的部门之间合作的工作计划中,美国地质勘探局正在与合作者一起研究该地区的沉积动力学,并且提供信息帮助降低成本,解决与海岸侵蚀有关的问题.结果显示该区域内一些海滩长期侵蚀,是因为沿海岸线陆地海拔突然下降12米,而下降第2期杨文艳等:美国地质勘探局海岸与海洋起因于大约每500年发生一次的大地震.随着研究的继续.不久就会有更多的信息,并会为地方管理者提供急需的信息.更多的数据见http:/coasta1.er.USGS.gov/projects98/724233780.html网站.2.2.1.3路易斯安那障壁岛美国地质勘探局正在与路易斯安那州的大学合作,提供了沿路易斯安那海岸陆地损失的长期历史记录文件,作为美国地质勘探局路易斯安那障壁岛侵蚀研究的一部分.该项目的结果促使人们重新理解导致该地区海岸侵蚀的原因,并且对防止侵蚀及恢复海岸屏障与湿地的工作计划予以重视.2.2.1.4卡罗莱纳州南部沿卡罗莱纳州南部海岸迅速发展的许多地区也发生了严重的侵蚀作用.美国地质勘探局联合南卡罗莱纳州海洋基金协会和南卡罗莱那海洋和海岸资源管理处,正在进行海岸侵蚀原因的调查研究.目前正在进行潮汐,海洋过程及地质数据的勘测;测定结果将会有助于南卡罗莱那(州)地区的管理者确定如何最好地管理他们的海岸.2.2.1.5夏威夷在上一个世纪中,大约30公里(25%)瓦胡岛(美国夏威夷群岛中的重要岛屿)海滩由于海岸侵蚀而损失或变窄.研究表明海岸损失或变窄发生在海堤和其他海岸建筑物重新汇集波能并防止沙滩扩大的地方.美国地质勘探局正在与夏威夷大学,国家海洋和大气局合作,研究夏威夷的海滩损失,确认沙滩补沙的潜在来源并帮助解决夏威夷海岸侵蚀问题.2.2.2飓风飓风是风速持续大于每小时120公里的热带风暴.每年,飓风造成数十亿美元的财产损失,并且威胁美国东南地区人员的生命安全.美国地质勘探局联合美国航空和太空总署,国家海洋和大气局,各大学和州办事处,研究出一个对付灾难性风暴的策略.目的是要增进人们对海岸地区风暴影响的理解,从而使人们能更好地预报将来事件的影响力,并提供管理海岸线发展所需的信息.美国地质勘探局与合作者继续使用最新方法,沿美国海岸线收集数据作为风暴之前的原始资料,而且风暴反应队将会在未来大风暴到来之后迅速展开行动,勘测如侵蚀,冲刷和风暴浪的影响.更多的数据或照片,可见http:/coasta1.er.usgs.gov/hurricanes网站.除研究大陆上的飓风影响外,地质勘探局正在评估并帮助减少大风暴对太平洋各岛的影响.2.2.3厄尔尼诺现象厄尔尼诺现象是太平洋西部近赤道处产生的周期性的海水变暖现象,它能影响地球上大部分地区的气候类型.美国地质勘探局与合作者已开发一些项目,评估并监测由于厄尔尼诺现象造成的海岸侵蚀,并调查气候变化及其与地质过程的联系.2.2.4海啸美国地质勘探局研制了一套计算机定性模拟系统,有助于直观地观察像1998年7月的海啸事件,并且正在研制一个更定量化的模型.通过勘察该地区的沉积,研究人员正在试图估算这样的事件多久发生一次.科学家发现了地表下约120厘米的沉积层,它指示了早先的海啸现在正在试图确定该事件发生的大约时间.在一项更多了解海啸并让沿岸社区认识到海啸潜在危险性的工作计划中,美国地质勘探局的科学家正在调查过去在加勒比海和太平洋西北发生的海啸.2.2.5滑坡1995年2月,在密西根州SleepingBear沙丘国家湖岸,一段500米受大众喜爱的海滩突然滑入密西根湖东北的水中.国家公园部门立刻请求美国地质勘探局,帮助评估湖滨地带未来的滑坡危险.美国地质勘探局的研究显示在SleepingBear地点的滑坡与被圈闭在沙丘里的水被释放有关,尤其在冬季反常的温暖月份中.研究结果正在帮助管理者确认滑坡危险的高发期及何时应限制公众接近海滩.数据也用来教育和警示公众最近可能发生的滑坡危险.美国地质勘探局的研究总结见http:/gis.wr.usgs.gov/factsheet/fs020-98网站.美国地质勘探局研究许多类型的滑坡.更多的有关资料,可见http:/landslides.usgs.gov/htmlfiles/nlicsum.shtml网站.2.2.6地震美国地质勘探局海岸与海洋地质项目与减少地震危险项目合作,研究陆上及海里的地震灾海洋信息2003笠害.更多的有关资料,可见http:/eohazards.cr.gov/earthquake.html网站.最近的研究显示,太平洋西北海岸的地震危险比过去预测的要大得多.这个项目有助于地方管理者和策划者确定该地区有大地震危险,并更好地确定可造成的危险.2.3自然资源在全球地质,经济和环境背景下,自然资源主题的研究项目计划重点放在了解国家淡水资源,矿物资源和能源资源.此研究用来评估资源潜力并估定和资源利用相关的对环境潜在的危险和影响.美国地质勘探局海岸与海洋地质项目正在提供关于天然气水合物,地下水,沙和砂砾资源的关键资讯.2.3.1能源2.3.1.1甲烷气体水合物美国地质勘探局正在领导对天然气水合物的研究,测绘它们的存在位置,研究它们的地质和化学特性,并评估他们对海底稳定性的影响.美国地质勘探局所作的绘图显示出南,北卡罗莱那(州)海中大量积聚的甲烷水合物.2.3.1.2地下水地下淡水是国家最重要的资源之一,容易受到来自海岸咸水的入侵,污水垃圾排放和农业泄水的污染.美国地质勘探局海岸与海洋地质项目正在和当地合作者一同研究含水层地质,以识别污染源和污染过程,有助于保存淡水供应.在佛罗里达珊瑚礁群岛,污水注入下覆的多孔石灰石.研究揭示了珊瑚礁群岛地下水运动的几个重要特性.潮汐和海平面变化驱使地下水主要沿垂直岛屿的方向和向东流动.研究也显示由于可能被污染的地下水向海的流动是有限的,珊瑚礁地带可能没有全部受到威胁;然而,近海环境会受影响.这个重要的研究成果导致在佛罗里达珊瑚礁群岛中设置污水渗井的法律被修改.2.3.1.3海沙及砾石沙砾资源对所有海岸社区都很重要,提供道路和楼房建筑材料,并为海滩补沙.成功的海岸带管理需要了解有关沉积物来源,沉陷和搬运路径的知识.美国地质勘探局正在帮助确认海洋中可用做填充材料的沙砾石的物源.(1)长岛南部美国地质勘探局和美国工程兵部队正在调查造成侵蚀的过程,并且确定该区域海滩沙源补给的有效性.研究结果显示了沿火岛国家海岸的近海地质与海岸线侵蚀之间的固定关联.它显示下覆区域的地质是长期海滩侵蚀类型的主要控制因素.(2)佛罗里达佛罗里达西部一中心海岸一项长达5年的地质研究,显示大部分优质海滩沙集中在潮汐入口处的长线性沙脊中.研究显示虽然粗粒碳酸盐沙可在现代环境中产生,但是该区域中很少或没有优质海滩石英沉积物源.美国地质勘探局的科学家正在与南佛罗里达大学合作,监测并模拟该地区的海洋学过程,以便更好地了解沉积搬运路线和海岸侵蚀,并为被侵蚀的沙滩寻找干净适合的补给沙源.2.4信息和技术在信息和技术主题之下的总体研究目标,是要提供一种技术和信息国有来源,使国民更加了解海岸与海洋环境情况.美国地质勘探局海岸与海洋地质项目的主要研究计划正在进行中,系统地绘制了国家海岸及近岸海底与沉积,并且提供一个民众容易获取的全面的地质数据库.2.4.1绘制海底图数年来,管理者,决策者和进行海岸与海洋环境研究的人员面对一个令人烦恼的问题一一几乎没有一个精确的海底地图.美国地质勘探局与合作者利用高清晰度,多波束系统和先进的数据处理技术,系统地绘制美国大陆架海底和沉积图,特别是有经济或生物决定性的重要区域.2.4.1.1美国专属经济区的远程扫描一声纳成像系统(GL0RIA)从1984年到1991年,美国地质勘探局和合作者利用远程侧向扫描一声纳成像系统,称为GL0RIA,测绘了专属经济区.系统被特别地设计成可记录深海(水深大于200米)地貌和结构特征.同时,美国地质勘探局开发出先进的计算机软件以增强GLORIA成像.现在可从美国地质勘探局获得包含专属经济区的GLORIA成像的只读光盘.信息和数据也可见http:/walrus.wr.usgs.g0v/d0c/gl0ria.2.4.1.2其他海底测绘图美国地质勘探局正在一些GL0RIA(一些已被提到)没有测绘的地区,测绘海底,沉积和生物栖息地,并且正在测试新技术.测绘工具包括多波束一声纳系统,它提供高质量的深海测量法和第2期杨文艳等:美国地质勘探局海岸与海洋定量背散射的数据,用来制作立体阴影图和透视图.合作者正同美国地质勘探局绘制海底图.2.4.1.3航空激光绘图(LIDAR)航空激光绘图(LIDAR)系统为测绘海岸地形和近岸深海测量,提供无法预测的节省成本,精确快速的绘图潜力.美国地质勘探局和合作者正在测试并对比一些LIDAR系统,来确定它们的实际应用性,如描绘海底特征,风暴前后的评估和海岸线监测.2.4.2计算机建模美国地质勘探局的科学家和合作者开发并利用最新的计算机模型,研究地质和海洋学现象,并尽可能为管理者和决策者提供最好的科学数据.最近利用计算机建模的项目包括马萨诸塞州海湾,庞恰特雷恩湖,佛罗里达西海岸的环流模拟,也重建了1998年袭击巴布亚新几内亚的毁灭性的海啸模型.2.4.3近海遥感卫星图象正在为海洋学研究及海岸与海洋管理开辟一个新的研究领域.遥感技术的进步可在接近即时基础上,了解大面积水温与水混浊度的总体情况.美国地质勘探局与合作者正在制作佛罗里达南部(http:/coasta1.er.USGS.gov/flbay/),墨西哥湾东部(http:/coasta1.er.USGS.gov/eastgulf/)海洋一表面温度和水混浊度的每日数据,并把这些数据放在全球信息网上.东海岸的纽约南岸,墨西哥湾岸区和庞恰特雷恩湖,西海岸的蒙特里北部和旧金山海湾,有关这些地区的数据都可获得.现在的工作重心放在让数据更容易获得,同时包括地质参考基准的发展和新海洋彩色数据的整合.2.4.4新技术的发展与测试大批仪器需要用来描绘海岸和海洋区域特征.美国地质勘探局海岸与海洋地质项目测试可购买的系统,并为它的特殊需要研制新仪器.以下描述的是2个定制的系统.2.4.4.1海底地震检波器(OBS)由美国地质勘探局开发的海底地震检波器(OBS)是设备齐全的低成本系统,用以获取海底地震数据;它可以容易地布设和收回.OBS能够自由地下落到海底,记录来自地震对地球物理仪器的冲击数据.12个OBS正在运行,已研究世界各处广泛范围的重要地质特征,包括天然气水合物,海底沉积和地壳下伏结构.更多数据可见http:/obs.er.usgs.gov/index_text.html网站.2.4.4.2天然气水合物及沉积测试实验室仪器(GHASTLI)美国地质勘探局的科学家己建立一个独特的,定制的计算机控制实验室系统GHASTLI,以研究天然气水合物及与水合物相关过程的现场特性.GHASTLI形成天然气水合物理论上和现场研究之间的最初关联,并将会做为一个确认和评估天然气水合物的改进工具.2.4.4.3信息产品美国地质勘探局海岸与海洋地质项目受委托尽可能提供最相关,最可信,最客观的科学资料.联邦和州政府,民众,工业和科学团体很容易得到项目研究结果.在本通报里提到的网址,记述了大范围的数字和硬拷贝资料.2.5未来的研究美国地质勘探局及其海岸与海洋地质项目,受委托在地球科学监测,研究和评估方面为国家服务.未来的研究项目将会继续提供基础地质数据,同时涉及感兴趣和关心的新兴领域.虽然研究主题在范围上将会是典型的国家或地区的,但当受权的时候,将会开展当地的示范项目.地质危险,资源,气候变化影响,生态系统功能,人类健康和地下水问题将会继续成为海岸与海洋地质项目将来研究计划的焦点.2.5.1珊瑚礁珊瑚礁是美国和许多赤道地带的发展中国家的重要生物栖息地.它们通过生物多样性提供巨大的资源,对抗破坏性的海浪冲力,为附近的海滩补沙,吸引旅游者以及提供娱乐和商业捕鱼价值.海平面变化,水质变化,全球变暖,毗连土地的使用和排污,海岸建筑,过度捕捞,船搁浅和病害的漫延,是使珊瑚暗礁受到危险的所有因素.美国地质勘探局与其他内务部门(国家公园局,鱼类和野生动植物局)和国家海洋和大气局协调,已开始珊瑚暗礁的研究项目和专题绘图.美国地质勘探局的项目研究重点将集中在更好地了解影响珊瑚暗礁生长,地区多样性,地区分布和生长能力的因素.通过测绘珊暗礁位置,多样性与健康状况水底检查,将有助于美国地质勘探局清晰地了解波涛,下伏海底形态,沉积作(下转第19页)第2期胡建全:中国海洋油污损害法律综述保险费率.考虑到船舶油污保险属强制性保险,应审慎选择商业保险公司,加强对保险的管理与约束.以作到一旦出险,即能及时,足额赔付.4.2先予执行请求先予执行请求在司法程序上,目前尚无直接,有效,快捷的赔偿程序.污染事件受害人往往需要经过立案,庭审,判决,二审终审,执行等各个程序.在这个漫长繁杂的诉讼/仲裁过程中,受害人往往难以维持生计.因此,应当考虑采用民事诉讼法关于先予执行的有关规定,赋予污染事件受害人以先予执行请求权.这样,能够最大限度地保护受害人的合法权益,保证受害人的正常生活.目前,我国正在走可持续发展的道路.海洋的可持续发展是中国可持续发展的重要环节.国家仍需在海洋溢油污染立法,执法问题上加大力度,为海洋事业的更快发展保驾护航.参考文献(略)(上接第27页)用,水清晰度和水质是如何影响珊瑚礁生长的.在珊瑚礁地区的州与联邦管理者,将能够利用这些信息,以便在珊瑚保护与增长的海岸人口活动之间更好地平衡.2.5.2海底栖息地的测绘美国地质勘探局海岸与海洋地质项目与国家海洋和大气局合作举办了一个专题讨论会.审查了有关深海底栖息地需要进行的研究项目,特别是那些对基本地质过程与生物栖息地,资源及健康之间的关系缺乏了解的地区.讨论了3个全国重要的主题:描绘栖息地特征,自然及人类对栖息地的影响和珊瑚礁.确认了几个特殊区域为关注区,包括东北部与北美五大湖区,东南部和墨西哥湾,西海岸,阿拉斯加,夏威夷和低纬度珊瑚礁环境.讨论会提议对深海底栖息地进行研究.那里的渔业捕捞压力增大渔场在衰退:由于人类的活动,栖息地正在退化,如果最近的保护生物栖息地的立法获得通过,有必要了解深海底栖息地,人类影响和生态系统功能.对于所有讨论的地区,有一点非常明确,就是很需要精确且易获得的海底图及其地质和生物组成图.美国地质勘探局海岸与海洋地质项目与其合作者,已经测绘并研究了深海底栖息地,尤其是受国家和地方关心的地区.2.5.3了解海岸和内陆架系统地质构架和地质过程对确定海岸及近岸地区侵蚀,加积和沉积非常重要.在未来的l0年里,研究领域将主要集中在海岸与海洋地质项目.2.5.4风暴对海岸带的影响美国地质勘探局将会继续它的研究项目,以便更好地预报风暴对海岸地貌的影响.一个飓风反应队现已就位,并将继续提供关于避免财产损失,人员伤亡和沿岸土地流失的重要资讯.海岸与海洋地质项目也将继续发展技术,如SWASH,以便更好地监测和评估海岸土地的损失和变化.2.5.5相对海平面上升美国地质勘探局海岸与海洋地质项目将会继续研究自然和人为因素引起的海平面变化,帮助预报气候变化对环境的影响.2.5.6甲烷气体水合物在能源资源,海洋灾害和气候变化方面,甲烷气体水合物是一个发展中的新领域.美国地质勘探局正在甲烷水合物及与水合物相关过程研究中起领导角色.2.5.7地下水资源的地质控制淡水是国家的最有价值的资源之一.地下水资源研究和地下水补给,流动和潜在性污染的地质控制研究,将会继续成为海岸与海洋地质项目的优先工作.2.5.8,深水墨西哥湾墨西哥湾的深水区可能是美国大陆内或附近最后一个未被开发的石油资源区.美国地质勘探局受委托继续评估海上灾害,并确定该区域的地质结构和区域历史.2.5.9区域研究未来研究成就在感兴趣的区域内海岸与海洋环境,其中有卡罗莱那北部和东南地区.海岸与海洋地质项目正在研究适合区域科学需要的项目策略.(根据Briere,P.R.,Scanlon,K.M.,Gledhill,C.T.Koenig,C.C.,andFitzhugh,Gary,2000,WestFloridashelf等7篇参考文献编译)?