氣候變暖加大錢塘江大潮

張 燕

(泉州兒童發(fā)展職業(yè)學(xué)院,福建 泉州 362000)

“八月十八潮,壯觀天下無”,這是北宋大詩人蘇東坡詠贊錢塘江秋潮的千古名句。在氣候變暖背景下,錢塘江潮會有什么變化?本文根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn),予以綜述。

1 海洋潮汐

海洋潮汐[1]是海面周期性的升降運(yùn)動。早晨稱“朝”,傍晚稱“夕”,古人將白天的海水漲落稱為潮,夜晚的海水漲落稱為汐,合稱為潮汐。海面的上升,稱為漲潮;海面的下降稱為落潮。漲潮和落潮互相交替。漲潮轉(zhuǎn)變?yōu)槁涑睍r,水位最高,稱為高潮;落潮轉(zhuǎn)變?yōu)闈q潮時,水位最低,稱為低潮。相鄰高潮和低潮的水位差叫做潮差。地球各地所受的天體引力同地球中心所受的天體引力這個平均值相比,都有一個差值,這個差值是潮汐漲落的直接動力,稱引潮力。其中以月球的為最大,遙遠(yuǎn)太陽的次之,其他天體的則非常微弱。因此每太陰日(約24 h 50 min,即月球連續(xù)兩次經(jīng)過上中天所需的時間)兩次高潮和低潮;每朔望月兩次大潮和小潮是海洋潮汐的基本周期。

農(nóng)歷每月初一(“朔”),以及農(nóng)歷每月十五或十六(“望”),月球和太陽在地面上各點(diǎn)的引潮力疊加得最大,海水形成的高潮比其它日子的高潮更高,形成的低潮比其它日子的低潮更低,潮差最大的大潮,也叫朔望大潮。農(nóng)歷每月初七、初八(上弦)或二十二、二十三(下弦),月亮轉(zhuǎn)到地球和太陽的聯(lián)線的兩側(cè),并大約與聯(lián)線成90°時,月球和太陽在地面上各點(diǎn)的引潮力相互削弱得最多,海水形成的高潮比其它日子的高潮低,形成的低潮比其它日子的低潮高,潮差最小的小潮。故農(nóng)諺中有“初一、十五漲大潮,初八、二十三到處見海灘”之說。由于海水本身具有一定的粘性,存在著內(nèi)摩擦;海水在運(yùn)動過程中,海底也有一定的摩擦作用,使得每月大潮、小潮到來的時間要滯后兩三天。錢塘江涌潮是由海洋潮汐通過錢塘江喇叭形的入?？诘构喽纬傻摹Ｋc海洋潮汐具有相同的周期性,即每朔望月兩次大潮和小潮,大潮通常發(fā)生在農(nóng)歷初一、十五后2～3 d,小潮通常發(fā)生在初八、二十三后2～3 d。

2 錢塘江潮大的原因

2.1 位于東海的西岸

中國沿海潮差分布的趨勢是東海沿岸最大,渤海、黃海次之,南海最小。中國東海沿岸平均潮差約5 m,渤海、黃海約2～3 m,南海小于2 m。中國著名的錢塘江河口潮汐,最大潮差近9 m,世界上最大潮差發(fā)生在加拿大的芬地灣,達(dá)19.6 m[2]。太平洋的潮波由東北進(jìn)入東海之后,在南下的過程中,受到地轉(zhuǎn)偏向力的作用,向右偏移,使西岸潮差大于東岸。杭州灣處在太平洋潮波東來直沖的地方,又是東海西岸潮差最大的方位,得天獨(dú)厚。

2.2 典型的喇叭狀海灣和攔門沙坎

錢塘江外杭州灣,外寬內(nèi)窄、外深內(nèi)淺,是一個非常典型的喇叭狀海灣。杭州灣外的江面寬度約100 km,往里則急劇收縮,到距灣口90 km的錢塘江口的海鹽澉浦時,寬度只有20 km,到海寧鹽官鎮(zhèn)一帶時,江面寬只有 3 km,而杭州市區(qū)的河寬僅1 km左右。潮波傳播在深水中快,在淺水中慢,錢塘江由深變淺的特點(diǎn)極為突出。漲潮時,寬深的灣口,一下子吞進(jìn)大量海水,由于江面迅速收縮變窄變淺,能使后浪很快趕上前浪,層層巨浪疊加,形成潮頭。到大夾山附近,這里的河底有大量的泥沙淤積形成巨大攔門沙坎,進(jìn)入灣口的潮波遇到沙坎,水深減小,阻力增大,前坡變陡,后坡相應(yīng)變緩。當(dāng)前坡陡到一定程度后,前鋒水面明顯涌起,從而形成涌潮,甚至翻出浪花。

3 錢塘江秋潮特別大的原因

3.1 季節(jié)性高海平面

受氣溫、海溫、季風(fēng)和海流等多種因素的影響,海平面存在季節(jié)性波動。圖1為浙江沿海月平均海平面變化曲線[3],由圖1可見,每年的9～10月是浙江沿海季節(jié)性高海平面。2008年,浙江沿海9月份海平面為全年最高,比常年高約190 mm,2月份為全年最低,比常年低100 mm。

圖1 浙江沿海月平均海平面變化曲線Fig.1 Curve on the changes of the per-month average sea level in the coast of Zhejiang

3.2 風(fēng)

浙江沿海一帶,夏秋之交常吹東南風(fēng)或東風(fēng),風(fēng)向與漲潮時潮水的方向大體一致,風(fēng)助潮勢,推波助瀾。

3.3 河水流速

研究認(rèn)為,涌潮的產(chǎn)生還與河流里水流的速度跟潮波的速度比值有關(guān),當(dāng)潮水涌來時,其前進(jìn)方向與河水流動的方向相反。如果兩者的速度相同或相近,有利于涌潮的產(chǎn)生;如果兩者的速度相差很遠(yuǎn),雖有喇叭形河口,也不能形成涌潮。農(nóng)歷八月十八前后,錢塘江口河水的流速與潮水的流速幾乎相等,流速相當(dāng)?shù)暮铀c潮水相碰撞,激起了巨大的潮頭。

4 氣候變暖加大錢塘江潮

自20世紀(jì)初以來,全球平均地表溫度已升高0.74℃,但這一上升并非連續(xù)的。過去50 a的線性變暖趨勢(每10年0.13℃)幾乎是過去100 a的2倍[4]。與1980～1999年相比,21世紀(jì)末全球平均地表溫度可能會上升1.1～6.4℃。經(jīng)過觀測和研究,IPCC第四次報告指出,目前的氣候變化90%以上是人為因素造成的[5]。我國氣候變化的最新研究結(jié)果表明[6]:我國是全球氣候變暖最顯著的國家之一。近百年來,我國年平均氣溫升高了 0.65± 0.15℃,比全球平均增溫幅度(0.6±0.2℃)略高。1950年以后,無論是年平均溫度還是冬季溫度,我國大部地區(qū)都有明顯的變暖趨勢。從1986/1987年的冬季至2006/2007的冬季,經(jīng)歷了19個暖冬(僅2004/2005年的冬季為正常)。特別是2006年,平均氣溫9.92℃,成為1951年以來創(chuàng)紀(jì)錄的暖年。近50年來,我國沿海海平面平均上升速率為2.5 mm/a,略高于全球平均水平。21世紀(jì)我國氣候?qū)⒗^續(xù)明顯變暖,尤以冬半年、北方最為明顯。與1961～1990年的30 a平均相比,到2050年可能變暖2.3～3.3℃,2100年可能變暖3.9～6.0℃。中國沿海海平面將繼續(xù)上升,到2050年約上升12～50 cm。

國家海洋局監(jiān)測和分析結(jié)果表明:浙江沿海海平面平均上升速率為3.3 mm/a[7]。2008年,浙江沿海海平面比常年高39 mm。預(yù)計未來30 a,浙江沿海海平面將比2008年升高96～140 mm[3]。表1為2000～2038年浙江沿海海平面變化。末年100 a由全球氣候變暖造成的海平面上升趨勢將繼續(xù)存在。全球氣候變暖造成海水膨脹、極地冰蓋和陸源冰川冰帽融化是引起海平面絕對上升的主要原因。

表1 2000～2038年浙江沿海年平均海平面與常年平均海平面比較Table 1 Comparison between yearly average sea level in Zhejiang coastal areas from 2000 to 2038 and normal average sea level

海平面上升后,港灣或江河口入海處的漲潮量和落潮量都相應(yīng)增大,加上江水頂托和海水匯聚作用加強(qiáng),使高潮位的上升值大于海平面上升值,潮差增大,這種現(xiàn)象在接近港灣的頂端或河流的上游愈為明顯。據(jù)潘良寶的計算[8],隨著海平面的上升,黃浦江潮差增大。在同一海平面上升值下,潮差增量由下游向上游漸漸增大。張錦文等通過對中國黃海近岸長期驗潮站年平均潮差、年平均高潮位、年平均低潮位、年平均海平面和主要半日潮潮汐調(diào)和常數(shù)的分析,也得出全球海平面上升已引起中國黃海近岸的潮差明顯增大和高潮位顯著上升的結(jié)論[9]。海平面上升影響海洋環(huán)境的各個方面,其中最顯著的是使潮汐特征發(fā)生變化,其次可導(dǎo)致岸邊的拍岸浪波高增大很多[10]。高潮位上升和波高增大均會加大錢塘江大潮。

[1] 金祖孟.地球概論[M].上海:高等教育出版社,1986:94-95、 159-169.

[2] 防汛名詞解釋.http://www.xzsl.gov.cn/readnews.asp?newsid=39,2006-09-08.

[3] 國家海洋局.2008年中國海平面公報[Z].北京:國家海洋局, 2009.

[4] 世界氣象組織.1998—2007年是記錄上最熱的十年[R/O L]. http://www.wmo.int/pages/mediacentre/press_releases/ documents/PR_805_zh.pdf,2007-12-29.

[5] 秦大河,陳振林,羅 勇,等.氣候變化科學(xué)的最新認(rèn)知[J].氣候變化研究進(jìn)展,2007,3(2):63-74.

[6] 徐 影.全球氣候變化的最新科學(xué)事實和研究進(jìn)展[N].中國氣象報,2007-02-08(3).

[7] 國家海洋局.2006年中國海平面公報[Z].北京:國家海洋局, 2007.

[8] 張錦文,杜碧蘭.中國黃海沿岸潮差的顯著增大趨勢[J].海洋通報,2000,19(1):1-9.

[9] 陳奇禮,陳特固.海平面上升對中國沿海工程的潮位和波高設(shè)計值的影響[J].海洋工程,1995,13(1):1-7.

[10] 潘良寶.海平面上升對黃浦江潮位和潮量影響的數(shù)值計算[J].海洋與湖沼,1993,24(2):212-216.