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2023-11-07Aix XinLe

近日，上海交通大学海洋学院长聘教轨副教授Bradley Weymer以第一和通讯作者的身份在《Communications Earth &

近日，上海交通大学海洋学院长聘教轨副教授Bradley Weymer以第一和通讯作者的身份在《Communications Earth & Environment》上发表了一篇题为 "The coastal transition zone is an underexplored frontier in hydrology and geoscience "的前瞻性文章（Perspective Paper）。

合作者包括Mark Everett（Texas A&M University；共同第一和通讯作者）、Amir Haroon（GEOMAR）、Marion Jegen-Kulcsar（GEOMAR）、Aaron Micallef（University of Malta）、Christian Berndt（GEOMAR）、Holly A. Michael (University of Delaware)、Rob L. Evans (WHOI)和Vincent Post (Edinsi Groundwater)。

图1. 近海“白浪带”是海陆过渡带；这个“白浪带”不仅包含了表层地质过程，还包含与深层结构和过程相关的稀缺数据图片显示了在美国德克萨斯州帕德雷岛国家海岸类似于白色绸带的破浪区（图片来源：B. Weymer. 2013年11月29日）。

海陆过渡带为陆地和海洋之间的过渡区，因技术和客观条件的限制，仍然是充满了很多未知的前沿科学领域该区域连接海岸和浅水陆架区，是一个信息难以获取的渐变边界带，有时也被称为 "白浪带”（coastal white ribbon; 图1）。

海陆过渡带是固体地球系统中最具挑战性的研究环境之一，因为有限水深、悬浮物和波浪对于机载/卫星遥感来说太深，但对于深海和地球物理钻探技术和地震技术来说又太浅在众多的重大科学问题中，该地区包含了从陆壳到洋壳的过渡信息，海陆过渡带在基本地球过程中的作用有待进一步探索。

人们在弥合信息缺口方面正在取得进展，特别是利用跨越海岸线不同数据集之间的插值但是通过整合陆地和海洋数据集来绘制表层地貌及浅层（约500米）地下特征仍然是巨大的挑战换句话说，我们只是开始了表层的研究，获取深层（>500米）“白浪带”的无缝观测数据是未来的挑战。

需要先进的技术支持来探究空白的近海“白浪带”的深层结构文章重点强调了近海“白浪带”几个深层区域，这些深层区域是研究工作的重要前沿，涉及地质构造学、碳氢化合物勘探、地质灾害，特别是沿海水文地质学把地球物理成像和科学钻探相结合的方法将在每项研究中发挥重要作用。

得到“白浪带”的深-次表层信息将对陆地地下水和海底下水库之间的分区和体积转移的准确核算具有重要意义对这些水库的研究非常重要，因为它们有可能成为非常规水资源，有助于缓解全世界沿海社区的用水压力问题文章还分析了当前的挑战，并提出了一些解决方案，用于推进或调整现有的地球物理勘探和钻探技术，并将其与先进的地下建模手段相结合。

许多大型近海地下水库位于常规陆地、海洋、机载或水陆两用水文地球物理方法的最大调查深度之下一些地球物理技术有可能被用于沿海“白浪带”的深层调查，包括：控制源电磁系统、半机载电磁系统和地震学方法对沿海“白浪带”进行沉积物取芯并安装长期的海底观测站，将促使人们对沿海含水层如何运作以及陆上和海上水库系统之间联系的总体重要性有一个开创性的认识。

图2. 跨越空间和时间探索深层沿海地下水系统文章在最后提出了未来研究的路线图（图2），旨在激励新的探索能力用以无缝连接海陆过渡区域过去由于沿海水文地质研究固有的多学科性质，通过深探地球物理和钻探技术收集的数据可能会有助于我们了解“白浪带”下的地下水的连接方式、储存和通量；但数据的缺乏往往迫使地下水建模者对近海地下水盐度分布做出简化的假设，如所有地下水都是盐水，过于简化了复杂的现实；专注于海岸线单侧的研究人员面临类似的挑战，但往往从不同的角度来寻求解决的途径。

因此，未来的研究必须弥合“白浪带”之间和“白浪带”之下的信息差距，陆上和近岸底下水库的科研人员能更好地合作，以扩大沿海深层地下水系统全球库存的认知，并模拟其在应对气候变化和未来可能的资源开发时的动态和演变。

本文为受邀文章，其研究得益于由亥姆霍兹欧洲合作倡议资助、由Bradley Weymer组织和领导的SMART项目国际研讨会期间对近海地下水研究最前沿的深入和系统探讨该国际研讨会于2019年12月在Texas A&M大学。

举办，并汇集了海洋和应用地球物理、近海地貌、水文地质和地球化学等领域的全球顶尖科学家。