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第9章 我们的家园将会成为“海底城”吗?(2)

最后一个冰河期结束时开始的冰川的移动,使得世界某些地区,如加拿大、斯堪的纳维亚和苏格兰地势升高。在这些地区,地势升高速度超过了海平面上升的速度,因而其海平面呈现出下降。而其他地区,如泰国、美国大西洋沿岸的大部分地区,海平面上升的速率比全球海平面变化速率要快。事实上,由于缓慢的地质变化、突发的地震或地壳中如泥或泥炭软性沉淀物的凝结变硬等,造成地壳向下凹陷,陆地本身也在下陷。人类从地下抽取地下水、石油、天然气等活动是地面下沉的主要原因。由于一个地区的海平面受多种因素限制,因此,在陆地升高中,仅计算有关的因素,也就是全球海拔变化与地区性变化之差。

三、海岸侵蚀与沉降

海岸侵蚀

海上风暴掀起的陡峭的波浪会引起严重的海岸侵蚀。激浪的不断拍打也冲蚀了大部分抵御海平面上升的防护堤。美国昔日的海滩有90%以上沉入海浪下面。大西洋海岸和德克萨斯州墨西哥湾沿岸的障壁岛和拦门沙正快速后退。海蚀崖以每年好几英尺(1英尺≈O.3米)的速度后退。海蚀崖通常会破坏人类珍贵的海岸家园,因为它们的根基被海浪>中击。在加利福尼亚州,海蚀崖侵蚀造成了巨型土块坠落海洋。

纽约长岛南端的大半海岸地区被认为是开发的高危区,因为这些地方的部分地点的海岸以每年6英尺(约1.8米)以上的速度后退。从弗吉尼亚州亨利角到加利福尼亚州北部哈特勒斯角的障壁岛,靠海及靠陆的两边都在变窄。加利福尼亚北部海岸的其余地区正以每年3~6英尺(约1~1.8米)的速度加速后退。德克萨斯州东海岸的大片地区也正逐渐消逝。

大风暴期间海浪对海岸的冲击生动地体现了海浪的侵蚀力。海上风暴的陡波严重侵蚀了沙丘和海蚀崖(两者为海岸线的标志),导致海岸后退了相当长的距离。随着海浪不断>中刷海岸线,用于阻碍海滩侵蚀的大部分防护堤通常以失败告终。

海浪以冲击,磨蚀和溶蚀等各种形式销蚀海岸。海浪的冲击能移除大型碎片。不断涨落的海浪带动沙石往复运动,磨蚀了沉积物并将它们带入海洋。因此,海浪磨蚀与河流侵蚀相类似。大部分海滩物质都是来自于海浪磨蚀和河流沉积。

造成海岸线断裂的海浪通过割裂基岩的方式形成海蚀崖。海蚀崖被海浪切断坠入海洋,产生了海岸滑坡。海蚀崖后退是由海洋物质和陆源物质作用造成的,这些作用包括海浪冲击、风生盐沫和矿物溶解。形成海蚀崖的陆源物质作用包括化学作用、机械作用、地表水排放和降雨。机械破坏作用是指岩石裂口中水的冻结和融化过程所引起的裂缝扩张,导致岩石进一步恶化。

风化作用会分解岩石,经过层裂作用引起岩石外层脱落。动物踪迹破坏了软质岩,而且土壤中洞穴交叉形成的裂缝也会腐蚀海蚀崖。此外,地表径流和风生降雨也会加大腐蚀。沿海的过量降雨能润滑沉积物,使得巨型沉积物块滑入大海。海蚀崖边缘的流水和风生降雨会产生崖面常见的切槽。

海蚀崖中渗出的地下水能形成崖面的压痕(缺口),从而腐化、破坏了上覆岩层。流水的增加也会增加沉积物内晶粒间的涌潮压力,减少维系岩石层的抗剪力(平面接触)。如果层理面,断裂和结合面向海面倾斜,这些薄弱地区的水流会引起岩石滑坡。这种滑坡已经在夏威夷岛向风地区形成了大峡谷,该处有泉水从多孔熔岩流中涌出。

海蚀崖底部的海浪的直接作用会侵蚀基底,割裂崖壁,致使表层无支撑的物质掉落至沙滩上。海浪也会与结合面或断层面共同作用,引起岩石块或土壤的松动。另外,风将海水盐沫吹出,吹向海蚀崖。多孔沉积岩会吸收盐水,而这些盐水会蒸发结晶进而破坏岩石。因此,崖面会逐渐剥落,坠落到下面的沙滩上。海蚀崖底部的沙滩上的物质不断堆积形成岩屑锥。

分解岩石中可溶矿物质的化学作用会侵蚀石灰岩峭壁。在南太平洋的珊瑚岛和地中海的石灰岩海岸,石灰岩的侵蚀是很常见的。海水分解了沉积物中的石灰胶结物,在海蚀崖上形成了深槽。化学侵蚀也会消除这些石灰胶结物,造成沉积颗粒的分离。

海岸侵蚀率随着海岸线的地形、风潮流动的变化而变化。沙滩侵蚀受到沙丘、海蚀崖的力量、海上风暴的强度和频率以及海岸的开放程度的影响。海岸线后退可归因于海平面的上升以及拍击海岸的海浪的大小、方向的长期变化等。海岸后退率也随海岸线的地理、风潮流动的变化而变化。海浪的不断拍击也会摧毁用以抵御海浪的人工防护堤。

防止沙滩侵蚀的措施通常会失败,因为海浪不断拍击并侵蚀阻挡海洋的建筑。结果,开发建筑商用于加固海岸的方法却破坏了海滩。通常沙滩侵蚀会因用于加固海岸线的建筑工程而扩大。为阻拦海潮而建筑的码头和海堤会加大侵蚀,码头会切断沙滩的自然供沙渠道,而海堤不是吸收海浪的能量而是反弹海浪,从而加大侵蚀。被反弹回的海浪将沙石带进海洋,破坏了沙滩和沿岸陆地的资源。

沿海居民通常会建设昂贵的海堤以保护临海被侵蚀的崖壁上的房屋。不幸的是,这些结构会增大对堤坝前沙滩上沙石的侵蚀。在特定季节,海堤前的沙滩通常会有沙石流失现象,而在其他季节海浪会把沙石>中回海滩。结果,海堤以海滩为代价完成保护崖壁的使命。海蚀崖底的障壁可能阻止了海浪侵蚀,却不能阻止海水盐沫等侵蚀作用。

海岸沉降

沉降是土石无水平运动而垂直向下的活动。在大型地震期间,地壳块体会相继下落,因此沿海地区经常会发生沉降。在地震中,为避免海水淹没而人为抬升的低地经常会被淹,而变为贫瘠的淤泥质潮滩。震动时,沉积物会填埋这些潮滩,使其海拔上升,能再次甩于种植。因此,不断的地震产生了新一层的低地土壤和潮滩淤泥。

在1964年阿拉斯加地震期间,7万多平方英里(约11万多平方千米)陆地面积向下倾斜,引起阿拉斯加南部沿海地区的大面积洪涝。地震引发了海底流动破坏,损坏了许多海港设施。流动破坏也会引发大型海啸,淹没沿海地区,引起额外的损失和人员伤亡。日本的沿海地区特别容易沉降。如果1995年1月17日发生的7.2级神户地震袭击的是东京,那么半个东京城都会沉埋在海浪下。

若从地下沉积物中抽出流体,不断压实,就会发生沉降。日本东京东北部的地下水抽取已经引起约40平方英里(约100平方千米)陆面以每年半英尺(约15厘米)的速率下沉。大约有15平方英里(约40平方千米)已下沉到海平面以下,需要建筑护堤以免台风或地震期间东京城某些地区被海水淹没。

沉降最严重的一些地区是在沿海。由于海平面上升和地下水的开采两者共同作用所引起的蓄水层收缩,沿海城市会发生沉降。某些沿海地区的沉降增加了地震或大沿海风暴潮期间发生洪灾的可能性。日本新溻的部分地区因饱水层天然气的提取已沉降至海平面以下,需要建筑护堤以免被海水淹没。在1964年6月16日地震期间,这些护堤被海水冲破,再加上城市沉降了1英尺(约0.3米)多,致使这些沉降地区遭遇严重洪灾。地震引发的海啸也会破坏海港地区。

埃及的尼罗河三角洲灌溉种植面积很广,维持着7500平方英里(约2万平方千米)的土地上5000万人的生存。三角洲东北海岸上的塞得港位于苏伊士运河的北端入海口。该地区有大面积凹陷,上覆有160英尺(约48米)泥浆,这表明三角洲的该区域正逐步沉入海洋。在过去8500年,扇形三角洲的这个地区已经以每年近0.25英寸(约0.635厘米)的速度在下降。而近期的沉降和海平面的共同作用也大大加快了每年的下降速度,这可能会使这个城市的大部分地区没入海洋。而且,随着陆地沉降,海水也渗入地下水系统。

由于海平面上升和沉降的作用,意大利的威尼斯正处在逐渐被水淹的状态。这个城市最不寻常之处在于它是建在河流的边缘,城市建筑物一半悬在水面上,一半在陆地上。自5世纪以来,威尼斯一直在与水位上升的威胁相抗争,在过去100年里,上升的步幅已经明显加快。这个城市建筑在质软。压实的沉积物上,建筑物的重量使得城市不断下沉。自建成以来,威尼斯已经下降了6英尺(约1.8米)多,这迫使居民用沙石填压泻湖以保持建筑物停留在水面上。在高潮、春季大径流量和风暴潮期间,威尼斯常遭遇水灾。

四、海平面升高中人类的代价

有10亿人,即世界人口的20%生活在可能被淹没的陆地上。许多建筑物海拔低于目前的海平面,发生暴风雨时,居民的安全都难以保证。根据目前对海平面上升的预测,1989年未来资源报告解释说,所有在平均海平面以上5米(合16.5英尺)之内的陆地,在未来100~300年间会受到潜在的威胁,例如,上游的水灾、海啸和咸水对地下水和河口的影响等。

海平面上升对海岸的影响因地而异。沙地和沉积物形成的不坚固悬崖很快受侵蚀,而质地坚硬的岩石不会被很快侵蚀。陡峭坡度大的地区会受海平面上升影响,但受影响程度小于坡度缓的海岸,缓坡海岸会被相同上升海平面所淹没。一个明显的例子是马尔代夫共和国,它由1190个小岛组成,大多海拔仅高出海平面2米。若平均海平面上升2米,整个国家就会被淹没。即使平均海平面上升1米,一场大海啸也会“给全国带来毁灭性的、甚至是致命的后果”(1987年马尔代夫总统毛姆奋恩·阿布杜·盖乌姆在联合国大会上发言)。

气候变化产生的一些明显的影响多发生在沿海地区,海平面上升淹没湿地、低地,并加剧对海岸的侵蚀。海水侵入河流、河湾及供饮用、工业及灌溉用水的地下水源。发达地区的建筑、道路和排水管道系统也受到威胁。荷兰住房、自然规划及环境部的吉瑞特·P·荷克斯指出,若考虑到最大风暴潮及上游洪水的作用,世界3%的陆地将会被淹没或受海水侵袭。由于三角洲地区土地肥沃,这些地区的种植用地占全世界的1/3。淡水河流在这里注入海洋并与涨潮的海水混合,这时地下水源最易受海水侵袭。美国环境保护局的詹姆斯·提图斯认为,盐分增加已被认为是减少吉撒比克湾牡蛎产量的原因,盐分还加快了路易斯安那州柏科植物湿地变为开放水域的进程。

在气候变化对人类家园的诸影响因素中,海平面上升首当其冲,“环境难民”数目激增。毋庸置疑,多数难民来自发展中国家,这些国家经济窘迫,负担不了在海湾抵御海水所需的费用。

使世界上海岸线得以持续发展延续的湿地,是海平面上升的主要受害对象。沿海湿地包括沼泽、洼地、热带雨林区的抗盐性红树沼泽地。湿地是许多陆地动物、商业鱼类的繁殖场,它所维持的生态体系在地球上是最有生命力的。湿地有助于维持水质,保护海岸线不受侵蚀,并减缓海上风暴的影响。

几个世纪以来,人类一直在湿地随意抽水和乱填,将其变成农田或城市。航道穿越湿地,建造防洪设施的湿地地带已成了水域。20世纪60年代,随着环境意识的提高,许多国家政府采取措施遏制湿地的破坏。提图斯指出,美国的这些限制显著地减少了沿海湿地成为干地旱地的面积,但是仍有湿地在继续变成水域。以路易斯安那州为例,平均每年有130km2的湿地成了开放水域。

海平面上升对湿地的影响部分取决于湿地本身的开发状况。为保护生命财产,许多地区的人们在湿地上建成了防水墙。但海岸生态学家担心这些障碍物将压缩湿地,使其无法抵御海水涌入。

在没有人类活动的情况下,沿海生态系统由一种有效机制维系,这种机制可以缓解海平面的涨落。升高的水面会淹没现有的一些干地,从而产生新的湿地,湿地随着沉淀物和有机物质的沉积又会逐渐升高。在人口众多、发展集中的沿海地区,这种机制在下世纪防止大量湿地丧失过程中,仅具有有限的潜在作用。

提图斯告诫说,现今所有的湿地面积远远超过海平面上升后可以获得的新湿地的面积。美国环境保护局提交国会的《全球气候变化对美国的潜在影响》报告指出,到2100年,海平面若上升1米,美国将有25%~80%的沿海湿地被淹没。这些湿地能否幸存取决于是否可将其移至内陆,或取决于为保护沿海生命财产而筑坝修堤是否封断了湿地的通道。

美国东部及濒临墨西哥湾诺州的链状屏蔽岛屿前景也不乐观。像北卡罗来纳州的荷特拉斯岛、新泽西的长滩岛等屏蔽岛屿都是长形狭窄的海岛和半岛,海拔只高出海平面几英尺,一面临海,一面临着分隔岛屿与陆地的海湾。随着风暴把岸边的沙子从海滩冲刷到海湾一边的沼泽,这些屏蔽海岛向陆地移动,这些岛屿的左侧与海平面同步上升。即使没有人为的防护建筑,这些起屏蔽作用的岛屿随着海平面上升的加快而被分隔。例如,路易斯安那海岸下陷速度之快,以至于每年相对海平面升高了0.01米,而那些起屏蔽作用的岛屿也失去功效(如果21世纪海平面上升速度加快,这种严峻形势会更加恶化)。

当升高的海水淹没海岛的海湾一侧时,海岛临海部分和陆地海岸会受到海浪的冲刷,面临着侵蚀的威胁。调查表明,在过去的一个世纪中,世界沙质海岸线只有不到10%向海洋扩展,而超过60%的海岸线向陆地后撤。在美国,海平面升高0.3米,会造成从东北至中大西洋的海岸受到侵蚀范围达15~30米。北卡罗来纳州沿岸,海水会进犯60米;而在已年耗资百万美元保护海岸线的佛罗里达州,海岸线后退了30~300米;路易斯安那州则后撤几英里。美国环境保护局指出,在涨潮时,美国度假海滩宽度多数都小于30米。

五、三角洲的困境

全球海平面上升对河流三角洲影响颇大,对带入沉积物多于由海流的波浪带走沉积物的河流形成的湿地也影响颇大。这种沉淀物沉积形成三角洲,而三角洲构成了海洋与陆地之间的天然屏障。在自然条件下,随着三角洲的升高和下沉,它不断地形成又消失。但是当人类筑坝、引流、挖河道进行人为干预时,到达三角洲的沉积物减少。沉积物的增加无法抵消其损失,三角洲便失去了平衡。

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