华东师范大学的陈中原团队――陈中原、王张华、李茂田、陈静、韦桃源等人，通过对长江东海相互作用，以及长江流域人类活动对地貌环境演变的影响等方面的研究，以“长江河流-三角洲地貌环境演变：全球变化和人类活动的响应”项目，获得了上海市2011年度自然科学奖一等奖。本文是对这一项目的介绍说明。
野外考察中的陈中原团队。左二陈中原，左一李茂田
有一些词，也许是居住在长江三角洲的人们再熟悉不过的了：长江、泥沙、东海、海平面，以及三角洲。包含所有这些元素的地貌系统，正是陈中原团队的研究对象。
长江与东海之间，有着大致如下的地缘接触过程：
发源于青藏高原的长江，汇集大大小小的支流，奔向东海；
长江所裹挟的泥沙，在入海口处遇到含盐量高的海水的阻挡而沉积，经过几千年的漫长积累后，形成广袤的三角洲平原；
而后，海平面与长江沉积泥沙的力量此消彼长，海岸线不断变化；
在数千年的历史中，长江源源不断携带泥沙而来，大海随海平面变化或带走或淹没着其中的一部分。两者过去的接触，塑造了长江三角洲今日的形态。
而这一历史演变模式，随着近代工业文明的发展而产生了变化。表现最明显的，就是人类成为了第三主角。长江、东海、人类，三者活动能力的消长，正在塑造三角洲新的地貌形态。
在对长江流域―三角洲地貌的历史轮廓和现实情况的分析中，陈中原和他的团队，20多年来一直以他们的方法和方式，试图让这一历史与现实交织的画面更加清晰。
海平面在距今7000年时大致稳定，彼时尚无人类影响
这一地貌系统的产生与发展，从长江与东海的最初接触开始。
海平面在地质历史上有过多次的变化，均是因为全球气候变冷或者变暖造成的。在距今2.5万年―1.5万年的盛冰期，由于地球上的水大部分结冰于南北极，彼时的海平面要比现在低120米-150米。当时虽已有长江，但是海平面如此之低，长江三角洲因此也有可能在远离现今海岸线的东海海底――以至于有“从上海可以走到日本”一说。
盛冰期之后，全球气候转暖，冰川融化，海平面不断上升。在距今约7000年时，海平面到达了与现在相当的位置，并不再有大的变化。
长江输出的泥沙在河口不断堆积，向海推进，当两者间达到一定平衡时，海岸线形成并稳定。一线之隔，一边是海水，一边是泥沙沉积的陆地。
而后的数千年，长江带来的泥沙不断沉积，长江三角洲平原在漫长的历史中越来越大。
长江泥沙在河口的沉积过程――长江三角洲的成陆过程，一直是上海地区学者关注的课题。自20世纪50年代起，华东师范大学的自然地理学前辈就先后对长江三角洲地区钻井的第四纪沉积物和文化层剖面进行过大量的沉积底层和孢粉气候分析研究。
研究这一课题最常用的技术手段是钻孔和浅地震剖面仪，它们可以确定地层中沉积着什么，以及以怎样的方式沉积了下来；
对沉积物的碳同位素测试，则可以精确确定各层地层的年代；
对于沉积物颗粒、微体古生物和孢粉等指标体系的分析，则可以反映出当时地表环境的特点。
经过半个多世纪，随着技术的进步，以及新发现的增加，人们对三角洲地貌环境演变规律的认识越来越清晰。陈中原团队在这一方面的研究成果，是当前国内外同类研究中的最新答案的一部分。
陈中原团队提出：三角洲沉积主要发生在距今约7000年－6000年以后
他们根据对三角洲沉积环境指标体系的研究，结合碳同位素的测试，提出：三角洲沉积主要发生在距今约7000年―6000年以后。
而且，他们首先揭示了长江三角洲在几千年的堆积中，由于细颗粒沉积物沉积速率大、且含水量高，河口岸线不但迅速向海推进，而且受到重力沉降压实作用，地层垂向变形大。
事实上，长江三角洲的细颗粒沉积是有一定独特性的。美国密西西比河三角洲就是较粗颗粒的沉积：它的地层中含水量相对较小，垂向重力压实变形不大。
7000年来海岸线进退变迁，人类择地而居
沉积物只能用来分析沉积情况，对于海平面与三角洲之间动态的互有消长――海岸线的进退，需要别的办法。
学者们想寻找一个“第三方”，这个“第三方”会随着海平面和三角洲的此消彼长，而改变自己的行为方式。
他们想到了靠山吃山、靠水吃水的古人。一般说来，在生产力低下的历史时期，古人都是在食物源地的附近居住，这样方便他们对食物加工处理和食用。海平面上升之后，海水与长江泥沙之间达到平衡，土地、湖泊逐渐发育起来，于是当时的人们就会下山耕种，到湖泊里捕鱼。远古人靠天吃饭的这种“赶海”行为，成为了研究海岸线进退的一条线索。
按照考古学的研究，距今1万年前，在浙西（宁绍平原）一带的山洞里，已经有人类居住。而在距今7000年左右，人类才开始在长江三角洲出现。这一时间，正是海平面上升到现在的高度、三角洲开始建造的时间。这可以解释为，当时的先人看到了三角洲平原的出现，于是选择了下山居住、从事农业开垦和捕鱼活动。
考古学家在长江三角洲发现了数百个新石器遗址。引人注意的是，在几千年的历史中，同一类型的遗址并不是在一个地方固定的，而是有迁移的。那么，为什么当时的人们要搬迁？这是否表明，当时的环境生态发生了大的变化。如果这一假设成立，那就意味着，通过判断先人的居住地和他们的搬迁情况，就可以反演出海岸线的变化。陈中原和他的团队在此假设下对长江三角洲的古文化遗址进行了研究。
以太湖地区为例。太湖是长江三角洲形成后出现的一浅水洼地，在这里发掘出了很多处遗址，这表明有先人曾在这里居住。通过对太湖地区134个新石器遗址考古资料的剖析,并结合钻孔数据,陈中原及其团队发现，太湖地区在距今7000年到距今3200年的这段时间范围内，古人的居住所在与三角洲平原的演化关系非常密切。
陈中原团队描绘的长江三角洲与东海海平面一万年以来的交互示意图
他们的结论是：距今7000年的三角洲的发育导致先民在本区逐渐聚集，而后，海平面上升造成了环境恶化，先人们不得不搬迁。由于在太湖东部有长达80千米以上的贝壳沙堤的形成，先民们暂且移居到了堤后栖身，时间约延续有1000年，随后随着太湖洼地的沼泽化扩大，先民们又迁居他处。在这一案例中，陈中原团队揭示了古人居所搬迁与地貌环境演变之间的关系，同时也说明了海平面变化的重要性。
根据文化遗址的移动情况，陈中原团队发现，距今7000年到现在，陆地向海不断进展，“迂回”推进。虽然这一结论在学界仍存争议，但是陈中原团队将地理学与考古学相结合的研究方法，为此问题的深入探讨提供了一种新的思路。
近几十年，人类活动使得长江入海泥沙明显减少
在农业社会，虽然长江也有因修坝建渠而导致的河道变迁，但总体上长江的泥沙源源不断而来，在海平面保持基本不变的情况下，形成了长江三角洲逐渐向海推进之势。比如，经历最近1000多年的推进，三角洲河口多出了现在我们所看到的崇明岛。
最近百年来，每年长江有大约50%的泥沙在河口堆积下来，继续扩大着长江三角洲的领地。
但是，随着现代工业的发展，这一数千年的发展模式有可能要发生变化。在过去的50年里，长江上游修建了大量的水利大坝，包括最近建造的三峡大坝，大大地减少了长江入海泥沙量。
要判断长江泥沙含量的变化，需要掌握建坝前后的泥沙量。建坝前的数据在长江沿岸的水文站可以获取。而事实上，陈中原团队自己也多次进行过实地测量。他们的方式是乘测量船，携先进测试仪器，从河口沿江而上，持续约一个月时间，通过三峡到达重庆，一路测量。建坝之后的数据，同样可以在水文站获取或者实地测量得到。
通过对这些数据的分析，陈中原团队掌握了三峡大坝建成前后的泥沙流量。他们在学界第一次，通过建立和应用长江三峡以下沿程水沙输运模型，定量剥离出了三峡工程运行初期对入海输沙减少的影响。
据他们的研究，长江上大大小小4万多个水坝，拦截了至少70%―80%流向长江三角洲的泥沙。
长江泥沙与海洋的力量是一种此消彼长的关系。泥沙减少，相对而言海水的力量就更大了。
据说，埃及著名的阿斯旺大坝拦截了尼罗河上游99%的泥沙，造成了尼罗河三角洲岸线全面的侵蚀、后退。而为了保护国土不被蚕食，埃及在它两三百公里的海岸线上，都筑上了钢筋水泥。随着三峡工程建成后长江入沙量的减少，如何面对陆海接触的新局面，也成为了一个必须要面对的新问题。
人类活动，改变的不仅仅是泥沙通量
三角洲的扩张速度正在慢慢降低，这只是建坝等人类活动造成的后果之一。事实上，长江本身也受到了人类活动的影响。针对建坝前后沿江泥沙流量的分析，陈中原团队还发现，建坝前，中游是上游部分来沙的目的地，洪季淤积量远大于枯季冲刷量，全年上游来沙的20％（1.3亿吨）淤积在中游；建坝后，中游从目的地转变为部分入海泥沙的发源地，全年约有0.6亿吨泥沙被冲刷输入河口地区。
原因在于，大坝拦截了泥沙。建坝之前，流经下游的水是饱和的，所以它不必再吸收；而建坝之后，流经下游的水不再是饱和的，因此就势必重新吸收泥沙。这样的结果，就是大坝建成之后，水流开始从下游河床冲刷泥沙。
不仅如此，由于科氏力（地理学中又称为地转偏向力，是地球在转动中出现的惯性力之一），水流也会冲刷下游的左右岸。本来下游河岸是一个很稳定的系统，现在要变成不稳定系统。下游的防洪堤因此就有了被掏空的危险。
除了泥沙的来源发生变化，河流中的营养盐――碳氮磷硅――也发生了变化。在没有三峡大坝时，碳氮磷硅有着合适的比例，它们随江流入中下游，被生物吸收，经过光合作用，成为生物成分。彼时，长江中下游的湖泊中，藻类以硅藻为主。这一类藻的毒性是比较弱的。
大坝建成后，它不仅拦截了水流中的泥沙，同时也拦截了上游的碳氮磷硅。而中下游因为工业废水和农业肥料的大量排放，依然有很大的碳氮磷容量。这样，中下游的营养盐成分就主要是碳氮磷三种，因而引发了蓝绿藻等毒性藻类泛滥的现象。
很显然，中下游的藻类变化，并不完全是由大坝造成的，或者说，即便没有大坝的拦截，中下游的藻类仍然可能发生改变。但大坝在其中所起的作用究竟多大，是可以研究的。水库建成后，硅量减少的数量，是陈中原团队首次给以报道的。他们发现建坝导致溶解硅入海通量下降约35%，而且据此，他们把河口的蓝绿藻和硅藻之间的演变，同建坝前后的硅通量建立起了线性的关系。
可见，大坝的建立，不仅使得长江泥沙在对阵海平面的斗争中势弱，也使得下游河床、河岸和水生态都发生了变化。而陈中原及其团队的研究，则定量化地展现了这些变化。
身居何处，走向何方？
上海的独特地理位置，使得其对长三角的自然地理和历史地理一直有着强烈的关注。
我国的河口海岸研究作为一个独立领域，发端于20世纪50年代中期,当时即有对钱塘江口、长江口等河口发育演变模式的研究。至今已过半个多世纪。
1957年，华东师范大学与中国科学院地理研究所合作，由我国著名河口海岸学家陈吉余院士等人组建了河口研究室，1978年扩建为河口海岸研究所，于1996年又被批准为河口海岸国家重点实验室。这个研究单位正是陈中原及其团队现在的工作单位，他们在河口海岸研究领域底蕴深厚。
当前，长江与东海之间的平衡可能正在被打破。随着长江来海泥沙减少,原来的淤积海岸,局部转化为侵蚀海岸。而另外的一个因素，全球变暖，也使得全球冰川和冻土消融、海平面上升。
一消一长，长江三角洲向海推进的速度正在下降。从长江到东海的这一系统，有可能进入到一个新的平衡，一改数千年的传统。而在新的平衡的塑造过程中，如何审慎地观察现状和准确地预判未来，是居住在这片土地上的人们可以安居乐业的根本。
陈中原团队的研究不仅仅在河口海岸，他们还沿江而上，深入研究了长江本身所含的泥沙来源、营养盐成分变化。甚至进入到了古环境的考察。
地理是一个历史与当下融为一体的学科。只有清楚过去与现在，才能更好地预测未来。在一个大的时间尺度上，学者们期望勾勒出一条清晰的地貌演变曲线，并关照当下情况在整个发展曲线上的精确定位。这正是陈中原团队已经做出很大成绩现在仍在不断探索当中的工作。
感谢陈中原、李茂田、陈静、陈杰接受采访并审定本文。
陈中原，1953年生，教授，博士生导师。1988年获华东师范大学理学博士；1990年-1993年在美国Smithsonian研究所、国家自然历史博物馆从事博士后和研究工作。近20多年来，对长江和尼罗河等河流――三角洲进行了沉积物产生、运移、扩散；环境与灾害、沉积与沉降、气候与海平面以及人类活动对环境影响等进行了广泛而深入的研究。