自 Katwijk 海防工程完工以来天然与人工植被前沙丘的地貌变化

为什么海滨沙丘与日常生活息息相关

对于居住或在海边度假的人而言，覆满草的沙丘看似只是风景。实际上，它们是防止海岸洪水的最重要防线之一。本研究考察了一座为保护荷兰卡特韦克镇而建的高科技人工沙丘，随着时间推移，其表现是否能与邻近的天然沙丘相媲美。研究结论关系到不断扩张的海滨城镇在不以混凝土屏障封闭海滩的前提下，能否安全应对海平面上升和更强风暴的挑战。

一种新型的隐形海堤

卡特韦克位于荷兰北海岸，长期以来其防洪能力弱于周边地区。为了解决这一问题，荷兰当局选择了一种创新方案：不建露天混凝土堤坝，而是在宽阔、覆草的沙丘内埋置坚固的岩石和沙芯。在这一埋藏结构之上，是一排种植密集的前沙丘，覆盖着以截沙著称的耐盐耐风的簇蒲草。沙丘内侧是一座地下停车场和紧凑的市中心，在沙丘后方得到安全保护。卡特韦克以南的贝克海德（Berkheide）则是更古老、以天然形态为主的沙丘系统，也为内陆地区提供屏障，但没有埋藏的堤坝。这两段海岸在夏季都被大量使用，沿线分布着海滨房屋、餐馆和步道。

从空中观察沙丘的生长

为了解这两处前沙丘的变化，研究人员将近十年的遥感测量与 2023 年的详细实地调查相结合。他们使用飞机与地面激光测高（LiDAR）来追踪沙面每年的抬升或下沉情况，并用来自卫星和测绘无人机的多光谱影像计算植被健康指数（NDVI），该指数随植物更绿、更密而上升。通过比较 2015 到 2023 年间沙丘高度与植被活力的逐年变化，研究者能够识别出沙子堆积（沉积）、侵蚀的区域，以及这些模式与簇蒲草等植物状况的对应关系。

繁忙海滩环境中人工与天然沙丘的比较

在整个研究期间，天然的贝克海德前沙丘平均获得的沙量多于卡特韦克的人工前沙丘——仅就沙丘本体而言，大致多出一倍半。当研究者把上部海滩也计入时，贝克海德海岸线每米约获得的沙量约为卡特韦克的三倍。然而，在植被健康方面，两处前沙丘每年的微小但积极的改善幅度相当。换言之，人工沙丘的植被覆盖正与天然系统保持同步。对“热点”和“冷点”的详图显示，两处前沙丘的大部分区域都经历了具有统计学意义的沙子增长与健康植被，而靠近永久性海滩建筑和被推土机平整的通道处常落后甚至出现沙量和植被活力的损失。

簇蒲草揭示的沙丘韧性

研究发现，沙子沉积位置与植被健康状况之间总体呈正相关。在两处沙丘上，簇蒲草覆盖良好的地带往往正是沙丘高度增长最显著的地方。在贝克海德，位于沙丘前的开阔海滩支持着小型“幼沙丘”，这些幼沙丘向主沙丘输送沙子，强化了这一联系。相比之下，成簇的海滨房屋和频繁的机械整平扰动了沙子运动，似乎削弱了这些建筑背后的沙丘增长。2023 年的季节性对比显示了相同的基本格局，但贝克海德呈现出更强的短期变化，反映其更开阔、障碍更少的海滩和更活跃的沙子输送。

这对沿海城镇与游客意味着什么

对普通读者而言，结论令人放心：尽管卡特韦克的主沙丘内部掩藏着岩石与沙芯的堤坝，且处于高度开发的旅游区，其外部砂脊与植被的演变总体上与附近的天然沙丘类似。人工前沙丘在体积上可能增长较慢，但其草被同样健康，整体系统与贝克海德的沙量增益保持同步。这表明设计良好的“堤内于沙丘”工程能够将强有力的防洪功能与外观自然、持续变化且保持绿色的海岸线结合起来。与此同时，研究也提醒人们，密集的海滨建设和频繁的维护会在局部削弱沙丘健康，强调了给予沙丘迁移空间以及让簇蒲草等植物发挥其静默保护作用的必要性。

引用: Spears, A., Apraku, C. & Whalin, R.W. Geomorphological changes of natural and engineered vegetated foredunes since completion of Kustwerk Katwijk. Sci Rep 16, 13256 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42772-w

关键词: 海岸沙丘, 簇蒲草, 防洪, 人工自然, 遥感