小冰期强烈气候强迫下罗纳河三角洲（法国）Bras de Fer分流河道的河流动力学与三角洲形态响应

本研究针对当前海平面上升与人类活动威胁三角洲韧性的背景，探讨了小冰期（LIA）强烈气候波动对罗纳河三角洲Bras de Fer分流河道演化的影响。通过多指标方法结合历史地图、沉积学与地球化学分析，揭示了在AMO+阶段洪泛频率增加驱动下的河道侧向迁移和决口扇沉积过程，表明即便在海平面稳定条件下，三角洲形态仍对年代际气候变率高度敏感，为理解气候-河流相互作用提供了关键案例。

　　

在全球气候变化导致海平面上升和人类活动加剧的背景下，三角洲环境的韧性正面临严峻挑战。理解三角洲形成过程及其对外部强迫的响应机制，成为当前地学研究的焦点。罗纳河三角洲（法国卡马格地区）作为典型的地中海三角洲，在历史时期经历了多次河道变迁和快速形态演化，尤其在小冰期（Little Ice Age, LIA，公元14至19世纪中期）表现出显著的气候敏感性。尽管已有研究对其中世纪和工业时期的演变有所记录，但对小冰期这一关键气候阶段的河流动力学过程仍存在认知空白。

为填补这一空白，由Anna Kharlanova领导的研究团队聚焦于Bras de Fer分流河道中的Grande Ponche曲流段，通过多学科方法重建了其在LIA晚期的演化过程。该研究不仅揭示了短期气候振荡如何驱动河道迁移和溢岸沉积，还强调了极端水文事件在塑造三角洲形态中的主导作用。论文发表于《Quaternary Research》，为三角洲系统对气候变率的响应提供了高分辨率的地质记录。

研究采用了历史地图分析、高分辨率地形模型（DTM）、沉积学钻芯与探槽取样、地球化学（XRF扫描元素比率）、磁化率（IRM）测量以及电法电阻率成像（ERT）等关键技术方法。样本来源于罗纳河三角洲东部Bras de Fer河道外侧的自然保护区内未受扰动的溢岸沉积体，结合历史水文档案和卫星影像进行了综合验证。

古环境与水文地貌框架

罗纳河三角洲的全新世进积受到海平面波动控制，中晚期三角洲平原的发展与中世纪以来的沉积输入增加密切相关。Bras de Fer河道在1587–1711 CE期间作为主要分流河道活跃，经历了多次大洪水事件和侧向加积作用，促进了三角洲的向前推进。LIA期间，气候冷却导致洪水频率和规模增加，与北大西洋多年代际振荡（AMO）的正相位（AMO+）密切相关，促进了流域内沉积物通量的增加和河道的不稳定性。

Grande Ponche曲流的形态演化

通过15幅历史地图的配准与形态参数分析，研究发现Grande Ponche曲流在1635–1700 CE期间经历了快速的侧向迁移（速率高达26 m/yr）和曲度增加。河道波长、振幅和曲率半径的变化表明，在1688–1710 CE期间河道不稳定性加剧，最终导致袭夺切割（chute cutoff）和废弃。河道满溢 discharge（Qb）估计值超过10,000 m³/s，远高于现代罗纳河的平均流量，反映了LIA晚期极端洪水事件的水文强度。

溢岸沉积与决口扇识别

高分辨率DTM揭示了曲流外侧广泛的决口扇沉积体，分布于Amphise、Pebre和Pont de l’Aube等地。这些沉积体呈朵叶状或树枝状展布，近端为粗砂质沉积，远端渐变为粉砂质漫滩沉积。ERT剖面显示，堤岸和决口扇具有中高电阻率值，而漫滩沉积因饱水呈现低电阻率特征。沉积学分析识别出三种主要相类型：漫滩、天然堤和决口扇，其中决口扇沉积可进一步划分为Phase 1（高能粗颗粒）和Phase 2（低能细颗粒）两个沉积阶段。

地球化学与磁性指标的气候指示意义

元素比率（Zr/Rb、Ca/Si、Si/K）和等温剩磁（IRM）强度被用作沉积动力学和物源输入的代表指标。Phase 1沉积中较高的Zr/Rb和Ca/Si比率指示了粗颗粒沉积物的输入，与Massif Central结晶岩和石灰岩物源区的大洪水事件对应；Phase 2则以细颗粒沉积和IRM强度升高为特征，反映了洪水衰退期的悬浮沉降。主成分分析（PCA）和k均值聚类进一步证实了不同沉积相的地球化学分异，突出了气候驱动下的沉积物输送脉冲。

讨论与意义

研究表明，LIA晚期（1650–1710 CE）的AMO+阶段通过增加极端洪水频率，触发了罗纳河三角洲的快速地貌调整。尽管当时海平面相对稳定，河流系统的沉积通量和水文变率仍足以主导三角洲的演进。这一发现强调，短期气候振荡可在缺乏海平面上升的条件下仍对三角洲形态产生深远影响。与现代情景对比，当前地中海海平面上升速率（3.6 mm/yr）已远超LIA时期，未来三角洲的韧性将更依赖于沉积物供给与气候-水文过程的耦合作用。

研究结论突出了三角洲系统对年代际气候变率的敏感性，为预测未来海平面上升和极端气候事件下的三角洲演化提供了类比案例。多代理方法的应用展示了如何通过地质记录揭示高分辨率气候-地表过程相互作用，对三角洲管理和保护策略具有重要启示意义。