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“海水倒灌”成熱搜詞,百川入海的水為何會“逆行”?

2024年10月25日08:27 | 來源:人民網-科普中國
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近日,天津市濱海新區、河北省唐山市、遼寧省營口市和盤錦市,以及江蘇省南通市和連云港市等多地沿海地區突發海水倒灌,部分街道、社區、車輛被淹,房屋進水,公交停運,給當地居民生活造成不小的困擾。有居民稱,這次漲潮是數十年來最大的一次,潮水之大出乎預料。

突如其來的大潮令人感到十分詫異,“海水倒灌”一詞也迅速成為網絡熱搜,這究竟是一種什么樣的災害?

2024年10月21日,遼寧盤錦市出現海水倒灌現象(圖片來源:新華社)

2024年10月21日,遼寧盤錦市出現海水倒灌現象(圖片來源:新華社)

海水倒灌的奇怪現象

大江東去,百川入海,這是亙古不變的自然規律。然而,在特定條件下,也會出現河水倒流、海水倒灌的現象。

海水倒灌,顧名思義,就是海水侵入原本由淡水主宰的河道,甚至滲透到內陸地區的現象。這種現象通常發生在河流的入海口,當海水倒灌發生時,原本清澈的河水突然變得咸澀,甚至沿海部分地區被海水淹沒,對當地的農業灌溉、居民飲水以及生態環境等造成嚴重影響。

實際上,這種現象在沿海地區并不罕見,世界各地都曾有過相關報道。2019年11月,意大利著名的水城威尼斯在遭受連日的惡劣天氣和強降雨后,水位最高達到1.87米,海水倒灌導致全城約85%的地區被淹,基礎設施陷入癱瘓。2022年2月,歐洲多國遭遇風暴侵襲,引發洪水導致交通嚴重受阻,大面積電力供應中斷,丹麥沿海地區遭海水倒灌,鐵路交通被迫暫停。2023年9月,受持續干旱和炎熱天氣影響,美國密西西比河水位接近歷史最低水平,致使數月來墨西哥灣海水倒灌,迫近美國路易斯安那州最大城市新奧爾良及周邊地區,威脅當地供水系統安全。

2023年9月,美國密西西比河出現海水倒灌現象(圖片來源:新華社)

2023年9月,美國密西西比河出現海水倒灌現象(圖片來源:新華社)

當風暴潮遇上天文大潮

海水倒灌的發生,往往與多種自然因素密切相關。其中,風暴潮是海水倒灌的主要原因之一。

所謂的風暴潮,指的是熱帶氣旋、溫帶氣旋、海上颮線(一種由雷暴群組成的強對流天氣)等風暴過境所伴隨的強風和氣壓驟變而引起,疊加在天文潮位之上的海面震蕩或非周期性異常升高(降低)現象,分為臺風風暴潮和溫帶風暴潮兩種。簡而言之,就是強風(如臺風、颶風等)吹過海面時,會形成巨大的波浪,推動海水向岸邊涌來。

如果風暴潮發生時,恰逢天文大潮(即月亮和太陽對地球的引力疊加,導致海水漲潮達到最高潮位),海水就會在風暴潮和天文大潮的雙重作用下,形成更高的潮位,甚至沖破海堤,侵入內陸地區。據自然資源部發布的《2023中國海洋災害公報》,風暴潮是我國最主要的海洋災害,2023年我國沿海共發生風暴潮過程14次,其中7次造成災害。

今年10月20日(農歷十八)、21日(農歷十九),我國多地出現的海水倒灌事件,氣象專家認為這可能與風暴潮疊加天文大潮有關。天文大潮通常在農歷的新月和滿月(朔日和望日)之后一兩天出現,即農歷的初二、初三和十七、十八日左右。這是因為,在朔日和望日,太陽、地球和月球的中心幾乎在一條直線上,此時太陽和月亮的引潮力最大,但海水在流動過程中會受到粘滯力和慣性的影響,使得海水漲落并不能立即響應天體位置的變化,而是會滯后一兩天。

2023年7月28日“杜蘇芮”臺風風暴潮發生時,福建東山站實測潮位、天文潮和風暴增水隨時間變化情況,圖中清晰地反映出風暴潮與天文潮疊加后,實時潮位明顯升高。

(資料來源:《2023中國海洋災害公報》)

(資料來源:《2023中國海洋災害公報》)

2024年9月19日拍攝的錢塘江潮水(無人機照片)。每年中秋節前后是錢塘江潮水的最佳觀賞期,被譽為“八月十八潮 壯觀天下無”。(圖片來源:新華社記者 江漢 攝)

2024年9月19日拍攝的錢塘江潮水(無人機照片)。每年中秋節前后是錢塘江潮水的最佳觀賞期,被譽為“八月十八潮 壯觀天下無”。(圖片來源:新華社記者 江漢 攝)

海嘯掀起巨浪

海嘯是另一種能夠引發海水倒灌的極端自然災害。海嘯既不同于由風產生的正常海浪,也不同于由月球和太陽的引力造成的潮汐,它通常由海底地震、火山爆發或海底滑坡等引發,會產生巨大的海浪,以極快的速度在海洋中傳播,然后一股腦兒地將大量海水傾斜在岸邊的陸地上,導致海水倒灌。有時候,海嘯還會造成巨浪反復多次涌入涌出,在濱海地區造成巨大的損失。

2022年1月14-15日,南太平洋島國湯加的洪阿哈阿帕伊島海底火山猛烈噴發,引發了大規模海嘯,不僅導致湯加全境85%的人口受到影響,就連遠在10000多千米之外的智利北部海岸,也遭受兩米多高的巨浪襲擊,部分市區出現海水倒灌。

地面沉降導致海水入侵

地面沉降也是導致海水倒灌的一個重要原因。在沿海地區,過量開采地下水,使地下水位急劇下降形成大面積降落漏斗,當地下水面低于海平面時便導致海水倒灌現象,也被稱為海水入侵。

例如,意大利的威尼斯城就時常面臨海水倒灌的威脅。這座城市由118座小島組成,被譽為“百島之城”,小島之間用400多座大大小小的橋梁連接。從20世紀20年代起,威尼斯周邊工廠大量抽取地下水導致大面積地面沉降,現在仍在以每年1~2毫米的速度緩慢沉降。早在大約六七千年前,冰河時代后期的海水入侵淹沒亞得里亞海的海岸平原,形成了這片面積廣闊的湖泊。目前,威尼斯城所在的地方仍有三個入口與海洋相連,許多島嶼經常被倒灌的海水淹沒。

氣候變暖加劇海水倒灌

全球氣候變暖導致的海平面上升也正在加劇海水倒灌。據自然資源部發布的《2023年中國海平面公報》顯示,中國沿海海平面總體呈加速上升趨勢,1993年至2023年期間,中國沿海海平面上升速率為4.0毫米/年,高于同時段全球3.4毫米/年的平均水平。受氣候變化和海平面上升累積效應等多種因素的影響,在地面以下,表現為海水入侵,其中河北北部、山東、江蘇南部沿海部分監測斷面重度海水入侵程度加重(重度海水入侵判別標準為氯離子含量>1000毫克/升);在地面以上,表現為咸潮入侵,即潮水可達到的、流量及水位受潮汐影響的河流區段在漲潮時發生海水上溯現象。

此外,持續的氣候干旱也會導致海水倒灌。據2024年3月18日央視財經頻道報道,受氣候變暖、全球海平面上升以及干旱天氣影響,越南多地都面臨著海水倒灌的問題,其中,以湄公河三角洲地區最為嚴重,土壤鹽堿化程度加劇,漁業也遭受嚴重損失。

如何抵御海水倒灌

海水倒灌對沿海地區的危害是多方面的,它不僅會破壞沿海地區居民的房屋建筑、供水、供電、交通、港口、碼頭等基礎設施,威脅人們的生命財產安全,海水破壞當地生態環境,導致土壤鹽漬化、濕地退化等問題。面對海水倒灌的威脅,我們需要采取一系列措施來加強防御和應對能力。

首先是加強海堤建設。海堤是抵御海水倒灌的第一道防線,荷蘭和日本等沿海國家在海岸邊修建了高達十幾米的防水堤壩,用于阻擋海浪侵襲,或者建造防洪溝渠和閘門,用來引導海嘯帶來的大量海水,但這些工程措施通常耗資巨大。

其次是實施生態修復工程。通過種植紅樹林、蘆葦等耐鹽堿植物和修復濕地生態系統等措施,可以提高沿海地區的生態防御能力。這些植物和濕地能夠吸收和儲存大量的水分和鹽分,從而減輕海水倒灌對內陸地區的影響。

此外,加強濱海地區地下水動態監測工作,根據不同地區的水文地質條件,嚴格控制濱海地區地下水的開采量,或者攔蓄地表水或修建地下水庫,增加地下淡水補給量,提高淡水含水層水位,能夠控制海水向陸地地下水的入侵活動。

作者:劉漢斌 山西省煤炭地質局高級工程師、地質博士

馬志飛 地質地理科普作家,北京科學技術普及創作協會會員

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(責編:邢鄭、楊鴻光)

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