海洋论坛▏美国海岸带综合地质调查进展及其对中国海岸带研究的启示
中国最美的八大海岸海岸带作为地球多圈层交互带内地质作用过程最活跃、与人类生产生活最密切相关的地带,是开展综合地质调查研究,服务经济社会可持续发展的关键区域。美国地质调查局(USGS)立足于其卓越的地球系统科学专长,自1994年起领导并实施了国家海岸带和海洋地质计划(以下简称CMGP)。该计划统筹海陆,聚焦于陆海交接带的重大资源环境挑战,又将研究范围向内陆、向海洋大大延伸。在实践中形成了“整合科学”的研究模式,以及“全国统筹规划,聚焦区域需求,湾区河口先导”的空间发展格局。CMGP的发展几经波折,于2002年基本定型,至2017年已为美国应对资源环境重大挑战提供了重要的基础数据支撑和地球科学解决方案。中国海岸带也是推进生态文明建设、实施国家重大战略、开展自然资源综合管理的主战场,是探索地质工作转型升级的综合试验场。
近年来,中国对海岸带地质调查的投入不断提高,在陆海相互作用、海平面变化与预测、海岸带地质灾害防治等领域取得了重要进展,编制完成了系列报告和图集,形成很多新的认识,有效服务了沿海经济区和新城新区规划建设,有力支撑了沿海地区重大工程建设、海岸带生态保护修复。但当前中国海岸带综合调查尚存在一些问题,主要有系统性不足,对地质作用过程与致灾机理研究较弱;工作分区不够科学,多以传统图幅方式实施,对河口、湾区等重点地区调查不足;对于新兴技术的应用不足,忽视长期观测和系统评估,没有构建面向决策的地质数据系统或框架。此外,聚焦区域资源环境问题不够,没有形成支撑生态修复支撑自然资源管理的
科学体系。本文剖析了美国地质调查局海岸带综合调查的发展历程、科学需求、研究方向、项目格局、研究实体、分区实施框架及技术方法体系,为中国海岸带地质调查研究工作提供参考建议。
一、美国地质调查局海岸带研究的演变
美国是一个海洋国家,其东、西边界分别与大西洋、太平洋相接,南部濒临墨西哥湾,东北部坐落着五大湖,西北的阿拉斯加由北冰洋和太平洋环绕,在两大洋上还散布多处岛屿领土。海(湖)岸带是美国最繁荣、最具活力的地带,有超过一半的人生活在距岸线一小时车程之内(约50英里)。此外,近岸海域对经济亦至关重要,是重要的运输、商业和游憩资源,同时也为整个国家提供食物、能源和矿产,庇护着重要的动植物栖息地。
然而,在这样一个关键地带,自然和人为引起的环境变化,正威胁着人们的生活质量和财产安全,给脆弱的环境带来了风险,并影响生计。在海岸带生活的人们在享受经济繁荣的同时也面临着自然灾害、水质污染、海岸侵蚀、生态退化的威胁。同时自然资源管理部门也面临着棘手的管理挑战,即如何平衡公民、政府、行业和环境间的竞争性需求。
作为美国自然资源管理部门——内政部下的科学研究机构,USGS 设立并实施了“国家海岸带和海洋地质计划”(CMGP),以期为海岸带的经济繁荣、人民福祉、生态服务、科学管理提供地球科学信息和解
决方案。CMGP在二十多年的发展历程中,从最初的信息获取和地质认识起步,逐渐向解决国家重大需求的方向迈进,涉及的学科不断整合,研究的范围不断扩展。
⒈设立(1993~1997):形成地质认识支撑管理决策的模式
1993~1997年,为保障海岸带繁荣而设立CMGP,并对接机构重组思路,确立了从认识到决策的四大研究方向。1993年,USGS展开了充分的内外部论证,并于1994年6月开始实施CMGP,将其使命设定为“通过研究、监测和评估,为国家提供客观、可信的海洋地质信息”。其研究内容包括描述海岸带和海洋地质系统,理解创造、改变和维持该系统的基础地质作用过程,开发预测性的模型以认识自然系统和人类活动的影响,提供对未来预测的能力。总体看,1994的方案基本上以信息获取为主。
1995~1996年,USGS经历了生存危机和机构重组,但由于海岸带调查工作具有重要的社会意义,CMGP得以整体保留,并聚焦于陆海交接带的问题。1996年机构调整并入原国家生物调查局和矿业局,为USGS带来了实施综合调查的机遇。
CMGP计划与USGS全局的战略同步进行了内部修订,以反映“实施综合调查、满足社会需求”的意图,并于1997年发布了5个新目标,即基础研究、区域研究、灾难性事件研究、长期观测、系统评估。此次修订确立了CMGP四大研究方向,即环境质量与保护、自然
灾害和公共安全、自然资源、信息与技术。这四大研究方向与社会密切相关,成为CMGP的基本研究框架,影响至今。
⒉发展(1998~2006):形成综合研究和国家地方统筹模式
1998~2006年,以国家需求为导向,CMGP积极开展内外部审查,形成综合研究模式和国家地方统筹的空间发展格局。为进一步落实问题导向的研究模式,1998年USGS请求国家研究理事会(NRC)对CMGP进行审查,以广泛吸取科学界的新思想,力图对接机构重组后的国家需求和科学目标。
1999年NRC对CMGP提出了四方面修正建议。一是要开展广泛的跨学科综合研究,以整合各学科的专长和各部门的力量;二是要始终致力于解决三大全局性重大挑战,即建立海岸带和海洋地带的地质格架,
开发国家级海岸带和海洋地质格架的知识库,以及开发基于地质格架认识基础上的预测能力;三是要精准对接区域需求,并按照美国陆海交接带多样的地质特征和生态环境,划分八大海岸省(后将东海岸三分,扩展为十大海岸省),针对差异化的资源环境需求,进行更区域化、本地化的研究;四是形成全国地质格架,要持续汇聚各区域的评估成果,构建国家级的陆海交接带地质框架。
2001年,国会众议院拨款委员会审议了CMGP未来的研究方向和科学优先事项,指示USGS“要启动程序,在局内开展综合性、多学科的海岸带计划”,并进一步指示“要在东南部地区开展海岸带试点
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