標題:
海水面變遷及對海岸地帶之影響
作者:
張莞文
作者說明:
內文:
放眼全世紀人口分佈,大多集中在濱海平原一帶,因交通方便、資源豐富,吸引了全球近三分之二的人口居住,是人類發展的精華區,但這裡的人們卻受一種威脅繾掬僁E的影響。

海水面變化?!海水面不是每日都有高低起伏,怎不見影響?其實,所謂的海水面變遷(sea level change)不只包含每日潮汐(tide)漲退及波浪(wave)作用,主要是指一個經長期固定的觀測值郁&繾情]mean sea level,MSL)為基準。

海水面變遷是一種相對的概念。指海水面與陸地相對變化程度,故要瞭解海水面變遷的原因,可從兩個方面探究:一是海水本身的改變:在冰期與間冰期間融冰量的改變,直接影響海水量的改變,氣溫的不同,使海水有熱漲冷縮效應,影響體積;二是地殼變動:如構造運動中板塊的擴張使海盆體積增大,或地殼下陷、地震等地殼面變動產生相對海水面改變。

研究海水面變化當以不同的時間角度分析,以一萬年的尺度看大趨勢,由10000多年前以來,從距今海水面下100─150公尺的深度一路爬升,到6000多年前,達到現今海水面的高度。原因乃地表上最後的冰河期結束,大量的融冰進入海洋中,造成海水面快速上升。近代雖有許多規模較小的氣候變化,但只造成海水面在距今海水面上下10公尺間變動,尤其是近百年來,變化更小,故欲瞭解變動機制,需有更精確的測量與分析。以潮位站觀測海水面變化是從近一兩百年開始。在台灣,潮位觀測的歷史也不到百年,我們主要是以設置在基隆港外的測站訂定的平均海水面做基準。

目前一般文獻顯示百年來全球海水面平均上升速率為1-2mm/yr,但各地區又因各因素而有不同變化,其原因如下:

  1. 溫度增加:溫度上升使南北兩極及格陵蘭的冰緣、冰帽融化,加上熱膨脹效應,使海水面升高,研究顯示:從1880年至1990年間,溫度升高0.5℃,全球海水面就上升2.7-5.6公分。

  2. 地殼變動:在沈積平原或三角洲等地,地表因沈積層陸化沈陷,最有名的代表為尼羅河三角洲及孟加拉三角洲;而構造運動如地震形成的地殼抬升或下陷也是原因之一。

  3. 人為因素:如沿海抽取地下水引起地層下陷,台灣的例子中最嚴重的如雲林台西或屏東枋寮林邊一年下陷20公分,上升速率比長期自然速率多100倍以上,但影響範圍只限於區域性。

變動原因中以第一項最明顯,故科學家十分關切溫室效應及氣候變動趨勢,希望精確掌握氣溫上升的程度,預估海水面變動。模式預測全球海水面至西元2050年將持續上升30公分,至西元2100年可能上升60公分,比現在上升速率增加3至8倍。(圖一)
海水面上升直接造成海岸侵蝕、海岸線後退,若不考慮其他沿岸沈積物搬運的問題,我們通常以Bruun Rule顯示:海岸原有的均夷剖面(equilibrium profile)受海洋作用往陸側向上移動,海岸沈積物受侵蝕後堆積在侵蝕區的下方,變成另一個均夷剖面(圖二),受侵蝕後退的距離以關係式表示:

海岸後退(R)=平均近岸坡度(S)×海水面上升(h)
運用上依沈積物特性略做修正,一般海岸的坡度值為1/50或1/100,故海水面上升1公分海岸後退約半公尺至1公尺,在潮浦地、三角洲、河口淺灘、潟湖、濕地等地形中,坡度更為緩和,受影響更大。

平均海水升高,波浪、潮汐、暴潮的物理特性也會改變:因波能與波高平方成正比,且海水面上升也改變潮汐系統,增高暴潮幅度,大抵最高海水面=平均海水面+平均高潮位+暴潮,根據一些模式顯示:海水面升高1公尺,最高海水面上升公2.1尺,海岸防波堤的設計高度與成本必須大幅提高,才能防止如颱風侵襲或高天文潮時高海水位的壓力。

海水面上升也會造成鹽水入侵。海水面上升,一從河口直接上溯,增加內陸河流鹽度,二從土壤滲入地下水,使沿海地下水及土壤鹽化,台灣因沿海養殖超抽地下水而地層下陷早就造成此問題,加上海水面上升問題將更難解決。

在社經上,海岸地帶多為各國精華區,一些島國、低窪地區更是拼命向海爭地建設城鎮、工業區,產值極高,若需棄守而搬遷,經濟的打擊與社會變動的後果實難以估算;生態上,海岸生態系是地球上產量豐富地區,海岸若變遷太快,生物棲息地因來不及反應而消失,生態平衡遭破壞。

目前在台灣,海水面上升率依各地不同,如基隆為0.4mm/yr,高雄為-2.4mm/yr,台東富岡為-24.5mm/yr,雲林台西為-27.8mm/yr。大抵而言,東部海岸因構造碰撞抬升,故相對海水面不升反降,但海水侵蝕力量增加的壓力仍在;西部海岸則緩慢上升或保持穩定,但台灣西部彰雲嘉一帶的潮浦地的海岸剖面十分平緩,又有人為超抽地下水引起的下陷,加上上游的水庫攔截淤砂、河川上的採砂,都減少河川沈積物在海岸的堆積。導致台灣的海岸受到海水面變遷的影響,更岌岌可危,在未來的發展上,值得小心預測防範!

參考書目:

  • 施學銘(1994),全球海水面上昇i能的衝擊,台灣地區氣候變遷因素極其影響研討會論文集,pp.104-114,台大全球變遷中心。

  • Viles.H., Spencer.T.(1995),Coastal Problems:Geomorphology Ecology and Society at the Coast,London,350p。

  • IPCC(1990),Climate change:the IPCC scientific assessment,Cambridge Univ.Press,365p。

  • National Research Council(1987),Responding to change in sea-level,Engineering implication,National Academy Press,Washington,D.C.,148.