书城自然科学海洋之门:海岸与海湾
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第7章 海洋的窗口:海岸(1)

亿万人在海岸栖息,与海岸相依相伴,美丽富饶的海岸使人们从贫穷落后走向富足和繁荣。人类锲而不舍的探索揭开了海岸线漫长而又遥远的历史变迁。许多从事海岸研究的科学家,通过长期的探索和研究把海岸扑朔迷离的昨天写进历史,把正在发生的一切娓娓道来。让我们沿着海岸去体会海岸的形成演变史,去了解漫漫海岸曾有过的精彩篇章。

§§§第一节海洋沧桑的见证——海岸

海岸初识

人们往往认为,海洋与陆地交界的地方,叫做“海岸线”,实际上,这条线是具有一定宽度的“带”。海岸带不但自然资源丰富,而且也是人类活动最频繁的地带,是目前世界经济、文化最发达区域,全球有2/3的人口居住在这里,有海陆空立体运输系统和转运系统功能。

海岸是波浪和潮汐有显著作用的沿岸地带,是海洋和陆地相互作用、相互接触的地带。它的宽度可从几十米到几十千米,一般根据潮汐作用的影响,将其分为潮上带、潮间带和潮下带三个部分。潮上带是一般风浪和潮汐都不可能作用到近海地带;潮间带是波浪、潮汐活动最积极、作用最强烈的地带;潮下带是低潮线以下到波浪、潮汐没有显著影响的近岸地带。

根据海岸的形成动力、气候等原因可分为:侵蚀海岸、堆积海岸、冰碛—冰蚀海岸、构造海岸、生物海岸等几种海岸。

世界海岸线长约44万千米,中国海岸线长达1.8万余千米,岛屿岸线1.4万余千米。海岸带蕴藏着丰富的生物、矿产、能源、土地等自然资源。还有众多深邃的港湾,以及贯穿内陆的大小河流。它不仅是国防的前哨,又是海、陆交通的连接地,是人类经济活动频繁的地带。这里遍布着工业城市和海港。海岸具有奇特的、引人入胜的地貌特征,可辟为旅游基地。

在海岸及其邻近地带居住着世界人口的2/3,由此给海岸、河口的生态系统和生态环境带来不同程度的影响。海啸、飓风和台风侵袭海岸和海滩,对沿海的工业、农业造成危害。

海岸的诞生

在远古时期,各类生物都还没有出现,但海岸已经出现。在没有任何依据的情况下,探讨海岸是如何成的并不是一件容易的事情。近些年来,通过地质学家的不断努力,他们找到了可以发掘海岸形成的地球岩层和化石,使这件本不可能的事情成为可能。

1.海岸的沧桑

当地球上出现海洋的时候,随之也就出现了海岸。海岸与海洋共同经历了发育变化的过程,但这个过程是十分漫长的。在海洋变化的过程中,海岸是最好的见证者。而海岸的变化也是有见证者的,那就是海岸的沉积物。通过多年的变化和发展,海岸沉积物的物质成分及其所含化石完整地记录了海岸发育变化的全过程。因此,从某个方面来说,那些重叠在一起的底层可以说是展现海岸变化的编年史和化石万卷书。在海洋学家研究这些底层的时候,他们发现形成于亿万年前的海岸与现代的海岸存在很大的差别。因为那时的气候条件与现在有很大不同。当时空气中所含二氧化碳较多,而氧气的含量相对较低;海水不仅浅,而且含盐较低。而海岸上也没有任何生命痕迹,只是一些岩石和沙砾。炽热的阳光照在海岸上,虽然也有河流与其交相辉映,但是由于没有动物,更没有人类,所以缺乏生机。

在海洋形成之后并不是一成不变的,而是不断发生变动,随之产生的就是海岸的变化。当地壳不断运动的时候,高山、河谷、大洋和盆地也就出现了。在6亿年之前,随着各方面的变化,海洋生物出现并且不断增多,其中占主导地位的海洋生物为鱼类。从此,地球环境开始发生翻天覆地的变化,陆地上出现了各种孢子植物,它们枝繁叶茂,为地球带来了无限生机。

相关资料显示:在距今2亿年之后,爬行动物出现,原先生活在水陆之间的两栖动物被取代了,而在距今1亿至7000万年前,地球上出来了恐龙,而且迎来了繁荣的恐龙时代。无论是天上飞的、地上爬的还是水中游的,都是一片生机勃勃的景象。

在哺乳动物时代,这个地球都被被子植物所覆盖。而距今200万年以来,地球已经实现了猿到人的进化。在人类出现之后,整个地球发生了巨大变化。从最初的原始社会到现在的信息社会的转变,使整个地球进入了文明时代。当地球发生重大变化的同时,海洋和海岸也发生了相应的改变。如今的海岸不再是亿万年之前没有生命痕迹的海岸,海陆之间也没有唯一的分界线了。海岸上除了有海岸波浪,还有花草树木、飞禽走兽,也有人类活动的痕迹和许多人文景观。而关于海岸的很多方面也得到了发展,如开发保护,港口、盐田建设,捕捞、养殖,旅游……海洋和海岸的存在为人类与自然的和谐发展,创造经济效益和环境效益提供了便利条件。当我们回首往事,发现海洋和海岸的变化证明了整个地球的发展变化,虽然它的变化充满了沧桑,但我们在尊重过去的基础上更加注重它的现在和未来。

2.海岸百态

我国有非常长的海岸线,关于海岸形态,以杭州湾为界限,大致分为南北两种类型。杭州湾以北以平原海岸为主,而杭州湾以南以基岩构成的岬湾式海岸为主。

杭州湾以北的平原海岸主要分布在大江大河入海处。在很多河流的入海处都形成了三角洲平原海岸,如黄河、长江、辽河……通常来说,平原海岸是由粉沙淤泥组成的,它也可以被称作粉沙淤泥质海岸。由于它所处的地势较低,地形平坦,所以无法用肉眼看到它的坡度,景色单一,即使在海岸之外也没有什么景色和岛屿。有大片水生植物生长在粉沙淤泥质海岸上,如芦苇。另外,还有盐蒿等盐生植物,并种植大米草等护岸水生植物。这些生长的植物使得整个海岸拥有了广阔的湿地,调节了气候,保护了生态环境。

而杭州湾以南海岸,由于与陆地上的山脉或者是丘陵距离比较近,坚硬的岩石成为海岸的组成部分,所以被称为基岩海岸。基岩海岸的特点是:曲折绵延,地势险峻,坡陡水深,岬角及海湾相间,岸外岛屿星罗棋布……在我国,台湾东岸属于断层海岸,它是由地壳运动形成的,在这里,人们可以看到各种形态的悬崖峭壁,非常壮观。另外,虽然基岩海岸的岩石坚硬,但是在海水长期侵蚀和波浪冲击之下,这些岩石也在变得越来越圆滑。相关资料显示:海浪对海岸的冲击力每平方米可达20~30吨,最大的时候可达60吨。或许人们还依稀记得关于巨浪创造奇迹的报道,如海浪把13吨重的岩石从海中抛到岸上20米高处,把1700吨重的岩石翻转,把巨轮推上岸搁置起来……正是如此巨大的海浪才导致海岸不断后退。虽然海岸遭到了破坏,但是海水对岩石,特别是在石灰岩海岸的溶蚀破坏,形成了绝美的基岩海岸风光。在海岸边,人们可以看到高高耸起的海蚀崖壁与落日夕阳交相呼应,这是一幅美轮美奂的绝妙风景画。另外,当巨浪拍打着海边的岩石时,那也是一片壮阔景象。当你看到这种情景时,你就会感觉自己的心情舒畅,心胸也瞬间变得更加开阔了。或许这也就是人们喜欢到海边玩耍嬉戏的原因之一。

在我国南方存有独特的珊瑚礁和红树林海岸,它是由珊瑚骨骸聚集和红树科植物生长而形成的岸。我国台湾北部、澎湖列岛及广东南澳岛以南的海域是珊瑚礁海岸主要分布区。除此之外,海南岛、西沙群岛及南沙群岛也有珊瑚礁广泛分布。珊瑚礁海岸由珊瑚组成的,这些珊瑚形态各异、色泽不同。当各种各样的热带鱼在其中游戏的时候,真是美丽无比。红树林海岸是由红树科植物与泥沼相结合的海岸,福建省福鼎是它在我国分布的最北边,在其南面还分布着很多。红树通常是在泥滩耐盐碱地中扎根,当其长大并形成红树林的时候就成为了热带海岸独有的风景。而从类型上来说,珊瑚礁和红树林海岸是典型的生物海岸。

随着改革开放政策的推行,我国的海岸带拥有越来越丰富的海洋资源,为我国经济的发展增添了活力。

中国海岸线

一般来说,海岸线就是指在海边多年的大潮高潮所达到的线。在海岸发育过程中,需要动力环境的参与,所以随着潮涨潮落,滩面时隐时现,科学界就把海水对陆地的作用的这个地带通常称为海岸带。从前文介绍可知,到目前为止,我国被公认的大陆海岸线长1.8万多千米,而这个数字是怎么得出来的呢?

其实,在20世纪50年代,我国采用的大陆海岸线长度是1.2万千米。这个数字是在40年代的时候由当时的政府测定的。而这个数字一直持续使用到70年代。直到1972年,中国人民解放军总参谋部正式下达了统计中国大陆海岸线总长度的指示,经海军司令部航保部计测,确定大陆海岸线总长度为1.8万多千米。当然这个数字不是没有理由的,它是通过更加精密的仪器测量出来的,在经过国务院、中央军委批准后,在1975年6月7日开始正式使用。在80年代末期,我国又将海岸线定长度为1.84万千米这个数字。到90年代之后,又把数字恢复为1.8万多千米这个数据。这个数字的得出只是指大陆海岸线的长度,并不包括岛屿岸线长度。到目前为止,我国所统计出的岛屿共6500多个,与20世纪80年代所测定的岛屿数有很大出入,所以如果对海岸线再测量的话,数值会有很大变化。虽然数字一再发生变化,但是由于测量技术越来越高,所以数值更具有精确性和可靠性。鉴于此,我国现已重新正式公布沿海岸线长度为1.8万多千米,岛屿岸线为1.4万多千米,两者合并总长度为3.2万多千米,这个长度几乎可以绕半个中国,所以将我国称为海洋国家并不是无中生有。

那么导致我国大陆海岸线不断发生变化的原因是什么呢?人为原因还是自然原因?其实,最为直接的原因就是测量海岸线并不是一件容易的事情,由于海岸线是十分复杂的曲线,而且还有形状各异、大小相差悬殊的海湾和海岬,所以测量这个不规则、不稳定的形状存在很大的难度。相关资料显示:我国20世纪40年代的海岸线是逐段丈量得出的,可见使用了多少人力、物力和财力。虽然耗费资源比较多,但是其精确度也不敢保证。再后来就是航空测量,虽然难度降低,但是在测量时选用的仪器精度不同,例如选用地图或航空照片的比例尺寸不同,计测出来的结果会有很大差别。这些原因都属于客观原因。面对这种情况,在20世纪70年代,曼德布罗特提出的分数维学就以“海岸线有多长”作为研究最早、最典型的例子,并归纳出海岸线分维数的三个特点:第一,在海岸边、飞机上和卫星上观察到的海岸线形状没有很大的区别,也就是相似性非常大;第二,海岸线的长度依赖于测量时使用的尺寸;第三,海岸线的形状越复杂,其维数选取越大。除此之外,曼德布罗特还希望能找到测量海岸线长度的新方法。然而,要想找到真正没有误差的测量工具和方法是不可能的,人们唯一能做到的就是降低误差度。

除此之外,“海潮中线”的选取是导致海岸线长度变化的第二个原因。一般来说,测量时采用的潮差中线是根据当时一段时间内最大潮与最小潮的平均值来确定的。但是这个平均潮线并不是一成不变的,它会随着时间和地点的变化而变化。即使这个潮线仅有一点变化,也会产生非常大的误差。

自然因素是导致海岸线长度变化的第三个原因。众所周知,海岸线的变化有两个决定因素,一个是海水运动对海岸的冲刷侵蚀作用;一个是河流搬运来的物质和海水运动附带物的沉积营造作用。无论是哪个因素,海岸线都会受到影响。在冲刷侵蚀作用相对占优势的地段,如果海岸线有很复杂的趋向,而且弯曲程度也在不断增加,海岸线就会变得越来越长。而在沉积营造作用相对占优势的地段,那些不断沉积的物质会将海湾填平,而且会在海岸线形成变化过程中起到截弯取直的作用,如果海岸线形态趋向比较简单,那么其长度必然会变短。

人类活动和自然作用是导致海岸线变化的第四个原因。人类的多种经济社会活动都对海洋产生了重要影响,如围海造田、海岸养殖、建造海上城市及各种工业设施……如此种种活动都会导致海流、海浪的改变,最终影响了海岸线的长度。地质学家的报告表明:近年来,我国渤海西岸的海岸线一直处于剧烈的变化之中。例如,在11世纪的宋金时期,海水不断进侵。而在20世纪三四十年代以来,渤海西岸、西北岸的高潮线普遍向陆地退缩,在某些地段,海岸线后退幅度比较大。但从50年代以来,塘沽等地沿岸的泥质海岸却向大海推进不少。之所以会出现这种海岸线“大进大退”的现象,是由温室效应所导致的全球气候变暖,海平面不断上升造成的。但最为重要的原因是人为原因。人类通过活动严重破坏了海岸环境。

通过以上分析,我们可以明白,海岸线的长度并不是一成不变的,它随时都在发生变化。从1.2万千米至1.8万千米,又从1.84多万千米至1.8多万千米,当然造成这种情况的原因有很多,但总体可以归结为人为原因和自然原因。

§§§第二节海岸的变化因素

风暴潮引起的海岸变化

对海岸变动影响范围最大的是伴随台风或寒潮而来的风暴潮。它的影响范围有时绵延上千千米。1969年4月23日,渤海西南部风暴潮发生时,水位高达6.74米。风助水势,汹涌的潮流不可阻挡。山东省沾化县、昌邑县沿海受淹面积达数千平方千米。潮水侵入内陆达10~20千米。在莱州湾潮水侵入内陆最远达40千米,此时海岸线向陆移动的距离最远,比平时大10余倍。相反,当落潮时台风或寒潮吹的是离岸风,海水迅速向海退去,大片海底出露。此时海岸线大幅度向海移动。在平坦的海岸,这种移动比平时要宽几千米。1992年8月28日至9月1日,受第16号强热带风暴和天文火潮的共同影响,我国东部沿海发生了1949年以来影响范围最广、损失非常严重的一次风暴潮,波及福建、浙江、上海、江苏、山东、天津、河北和辽宁等省、市。风暴潮、巨浪、大风、大雨的综合影响,使由自福建东山岛,北到辽宁省沿海的近万千米的海岸线,遭受不同程度的袭击。毁坏海堤1170千米,受灾农田193.3万公顷,海岸线深入陆地。2009年3月3~5日在山东威海、烟台至莱州湾发生风暴潮,莱州湾海面因此增高150~300厘米,导致海堤毁坏,海水外溢。风暴潮形成的海岸线可维持达数天之久。

泥沙冲淤,海岸进退