翡翠島沙丘動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)與動(dòng)力成因探討

0 引言

秦皇島市昌黎黃金海岸位于渤海西海岸帶中部，海岸線全長(zhǎng)52.1 km[1]。在風(fēng)、潮汐、海流及河流的作用下，形成了一條長(zhǎng)40.0 km、寬4.0 km的新月形沙丘和沿海數(shù)道沙堤組成的沉積地貌。1997年沙丘最高處達(dá)44.9 m，為我國(guó)海岸帶沙丘的最高峰，總面積為300 km2，分陸域和海域兩部分（圖1）。20世紀(jì)80年代初，我國(guó)研究人員在與澳大利亞昆士蘭州黃金海岸納米比亞海濱對(duì)比后[2]，將此地定義為中國(guó)的“黃金海岸”。1990年，國(guó)務(wù)院將秦皇島市昌黎黃金海岸列為首批五個(gè)國(guó)家級(jí)海洋自然保護(hù)區(qū)之一?！包S金海岸”主沙丘北段被8.0 km左右的護(hù)沙林和矮棵沙棘等綠色植被環(huán)繞，旅游開(kāi)發(fā)報(bào)告中又將其命名為“翡翠島旅游區(qū)”（圖2）。

圖1 翡翠島地理位置及2008年翡翠島沙丘實(shí)景航拍圖（沙丘峰高約36 m） Fig. 1 Geographical location of Emerald Island and aerial photograph of dunes of Emerald Island in 2008 (peak height is about 36 m)

圖2 衛(wèi)星遙感、地理信息合成圖（黃色為沙丘，最高峰區(qū)域?yàn)榧t色“大峪”處，黑色（東、西向）箭頭為優(yōu)勢(shì)風(fēng)） Fig. 2 Integrated map of satellite remote sensing and geographic information (yellow is the dune, the highest peak area is the red "Dayu" place, and the black (east and west) arrow is the dominant wind)

隨著國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略總體目標(biāo)的提出，科學(xué)規(guī)劃沿海地區(qū)綠色環(huán)保與生態(tài)理念的實(shí)施方案和需求加大，國(guó)家海岸帶沙丘環(huán)境變化及影響被廣大科技工作者所關(guān)注，并逐漸成為研究熱點(diǎn)[3-5]。20世紀(jì)80年代，研究者先后對(duì)中國(guó)海岸沙丘的類(lèi)型及分布規(guī)律等進(jìn)行了研究[6-8]，定義了中國(guó)溫帶海岸沙丘分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)渤海西海岸帶沙丘的形成時(shí)代、沉積的成因和特征等進(jìn)行了探討；通過(guò)研究翡翠島海岸沙丘發(fā)育的成因[9-10]，認(rèn)為“主導(dǎo)風(fēng)況、沙源、地形”是海岸沙丘發(fā)育的三要素；李晶等[11]在2004—2007年開(kāi)展了針對(duì)翡翠島沙丘主峰區(qū)域風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)研究，認(rèn)為“在盛行風(fēng)作用下，受物源減少、植被固定和人為擾動(dòng)等諸多因素影響，沙丘高度逐年降低，沙丘向海坡坡度、背海坡坡度均減小”。綜合上述研究，發(fā)現(xiàn)使用的氣象資料基本上以2007年前昌黎縣觀測(cè)站（海拔高度18.0 m，以下簡(jiǎn)稱昌黎站）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為主，該站距離翡翠島（海拔高度2.0 m）海岸帶約30.0 km，其邊界層10 m高度風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)代表性較差，且研究海岸沙丘的氣象條件多為宏觀特征的論述。由于海岸帶連續(xù)性氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不足2年，缺少針對(duì)逐日大于10 m·s-1的優(yōu)勢(shì)風(fēng)和持續(xù)時(shí)間大于6 h的風(fēng)速數(shù)據(jù)分析。此外，渤海近海區(qū)域每年有近3個(gè)月海冰期和沙丘凍沙層，風(fēng)動(dòng)力條件、海洋環(huán)境條件與其他海區(qū)差異較大，導(dǎo)致上述研究結(jié)論具有一定的局限性，因此，翡翠島沙丘動(dòng)力學(xué)成因變化分析及研究有待最新監(jiān)測(cè)資料的補(bǔ)充和訂正。

本文利用2008—2016年翡翠島氣象觀測(cè)站（以下簡(jiǎn)稱翡翠島站）、人工監(jiān)測(cè)沙丘流量及影像、渤海海冰監(jiān)測(cè)資料等，構(gòu)建同步數(shù)據(jù)鏈；采用國(guó)內(nèi)沿海沙丘動(dòng)態(tài)特征研究方法，分析引發(fā)翡翠島沙丘動(dòng)態(tài)變化動(dòng)力學(xué)成因；探討重冰期海冰因子雙重效應(yīng)，估算岸段風(fēng)沙變化特征值，為定量化研究海岸風(fēng)沙動(dòng)態(tài)演變、旅游區(qū)規(guī)劃、生態(tài)與環(huán)境保護(hù)等提供新的依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)

以2008—2016年翡翠島人工監(jiān)測(cè)沙丘流量及影像資料為依據(jù)，通過(guò)查詢同步氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)、渤海海冰船舶監(jiān)測(cè)與衛(wèi)星遙感等資料，基于時(shí)間與空間匹配原則，構(gòu)建不同學(xué)科綜合數(shù)據(jù)鏈，估算出翡翠島沙丘環(huán)境變化特征值，探討沙丘動(dòng)態(tài)變化的不同要素因子之間的相互作用。

1.1 氣象監(jiān)測(cè)資料

使用翡翠島站2008—2016年10 m高度風(fēng)場(chǎng)資料。分析2015—2016年山海關(guān)造船廠碼頭、秦皇島港2號(hào)碼頭氣象觀測(cè)站盛行風(fēng)及優(yōu)勢(shì)風(fēng)動(dòng)力效應(yīng)，對(duì)比昌黎站風(fēng)速差值，通過(guò)海區(qū)大風(fēng)上游站與海冰資料、沙丘監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行同步對(duì)比分析，得出研究結(jié)論。

1.2 2008—2016 年海冰監(jiān)測(cè)資料

秦皇島海區(qū)船舶監(jiān)測(cè)與FY-3A氣象衛(wèi)星遙感資料。分析重冰期的外緣線、冰厚、冰型、冰情等，與偏東風(fēng)出現(xiàn)的次數(shù)、氣壓場(chǎng)、海溫及岸基的最低氣溫時(shí)段進(jìn)行匹配，確定同步資料鏈接點(diǎn)。

1.3 沙丘監(jiān)測(cè)資料

翡翠島沙丘動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)間為2008年10月—2016年6月，數(shù)據(jù)分為三類(lèi)：1）2008—2016年航拍實(shí)景照片。2）2008年10月—2013年12月逐年監(jiān)測(cè)站體積（7 m×7 m×h m）重量，坡度為10°～20°，距 離 為3 5.0 m；2 0 1 3 年1 月—2 0 1 5 年6 月 體 積（7 m×7 m×h m）重量，坡度為20°～30°，距離為40.0 m。3）2015年7月—2016年6月逐月，兩個(gè)不同坡度體積（0.4 m×0.4 m×h m）重量，坡度為30°～40°，距離為40～45 m。沙粒度資料來(lái)源于中科院地理科學(xué)與資源研究所。為精確監(jiān)測(cè)翡翠島沙丘的形態(tài)變化和移動(dòng)速率，沙丘監(jiān)測(cè)采用GPS實(shí)地定位、MICAPS 3.1系統(tǒng)及GPS地形圖描繪沙丘海區(qū)邊界，進(jìn)行同步數(shù)據(jù)時(shí)空尺度匹配，繪制沙丘走向圖及冬季重冰期剖面，客觀描述2008年以來(lái)沙丘最新的動(dòng)態(tài)演變規(guī)律及特征值。

2 翡翠島地理、氣象及海洋因素分析

2.1 地理與沙源變化

翡翠島沙丘是北方沿海發(fā)育較為典型的海岸沙丘，北起洋河口，南至灤河口北，其中灤河北至七里海海岸段沙丘高度自北向南沙逐漸減小，沙丘主體為加積型橫向沙丘鏈，內(nèi)側(cè)向陸地方向依次分布多列新月形沙丘鏈、灌叢沙丘、沙席，多數(shù)呈現(xiàn)準(zhǔn)固定狀態(tài)。

灤河的入海泥沙是形成翡翠島沿岸沙丘的主要沙源，經(jīng)海洋動(dòng)力作用后，移動(dòng)至海灘堆積而成。灤河屬多沙性的河流，據(jù)1998—2007年《海灤河水文統(tǒng)計(jì)資料》和《河北省水資源公報(bào)》統(tǒng)計(jì)，早期灤河年平均入海泥沙量為1.028×107t，20世紀(jì)80年代，由于上游潘家口水庫(kù)和大黑町水庫(kù)投入運(yùn)行后的截流作用，年平均入海泥沙量降低至3.74×105t；1999年（桃林口水庫(kù)運(yùn)行）后，年平均入海泥沙量?jī)H為3.31×105t，直到2007年，秦皇島至唐山海區(qū)四級(jí)河流入海泥沙量趨于0 t。由于海灘得不到充足的沙源供應(yīng)，并在海水的不斷侵蝕后，導(dǎo)致海灘寬度減小，坡度變大，另外，隨著砂粒變粗，阻礙了沙粒的移動(dòng)，減少了風(fēng)沙流的形成，減緩沙丘的發(fā)育和演變（包括人為因素）。1997年10月，大圩頂沙丘的最高點(diǎn)為44.91 m，而2007年10月為36.63 m，降低率達(dá)0.87。

最新監(jiān)測(cè)顯示：2008—2016年，七里海至大峪沙丘北部區(qū)域（翡翠島站附近）的沙丘高度呈現(xiàn)增加趨勢(shì)（圖3），平均增高1.5～1.8 m，距離海岸線40～50 m沙丘向海坡坡度、背海坡坡度均增高20°～30°。沙粒顆粒度平均粒徑均值為300 μm，表層有大量貝殼粉末，顯然，主沙丘高度下降的背景下，這種變化可能與近海海區(qū)沙帶修復(fù)、沙丘之間自循環(huán)等因素有關(guān)，且與渤海重冰期流沙在西風(fēng)作用下沉降冰面后轉(zhuǎn)為東風(fēng)時(shí)回流至海岸帶有一定的關(guān)聯(lián)（即海冰因素）。

圖3 （a）2008年10月26日，翡翠島站建站時(shí)防護(hù)欄（7.0 m×7.0 m×1.8 m）；（b）2016年3月26日，翡翠島站護(hù)欄（1.8 m）被發(fā)育型沙丘掩埋 Fig. 3 (a) The Emerald Island Station (protection fence dimension: 7.0 m×7.0 m×1.8 m) when it was built on 26 October 2008;(b) The Emerald Island Station guardrail (1.8 m) when it was buried by the developmental sand dunes on 26 March 2016

2.2 氣象因素的影響

影響沙丘變化的氣象因素較多，如：邊界層風(fēng)場(chǎng)對(duì)流沙的動(dòng)力因素，盛行風(fēng)與優(yōu)勢(shì)風(fēng)的相互作用，冬季的優(yōu)勢(shì)風(fēng)大于昌黎站風(fēng)速量級(jí)3～5 m·s-1等。相對(duì)而言，以四季劃分：沙流量冬季最大，春季中等，夏季最小，其他次之。春季蒸發(fā)量大，在出現(xiàn)西南風(fēng)時(shí)，干沙層較易形成局部區(qū)域的揚(yáng)沙天氣；夏季是全年降水量的集中時(shí)段，沙丘整體含水量大，固沙作用明顯；秋季為冷暖空氣轉(zhuǎn)換時(shí)段，干沙層逐漸增厚；冬季是沙丘變化活躍期，渤海北部被大陸冷高壓控制，盛行東北季風(fēng)，平均每月冷空氣侵襲4～5次，每一次都伴有6—7級(jí)偏北風(fēng)，有時(shí)達(dá)9—10級(jí)，且風(fēng)向逆時(shí)針變化，為E-N-W方向，持續(xù)1～2 d，而在秦皇島近海及翡翠島海岸帶還可能出現(xiàn)11—12級(jí)偏東風(fēng)，約持續(xù)2～3 d。

2.2.1 翡翠島站10 m·s-1風(fēng)場(chǎng)

秦皇島沿海觀測(cè)站30年統(tǒng)計(jì)資料顯示，平均風(fēng)速為3.0～3.5 m·s-1（圖4a），盛行季風(fēng)主要以西風(fēng)、西南風(fēng)及東北風(fēng)為主，風(fēng)速分布見(jiàn)圖4b，春季為大風(fēng)時(shí)段，最大平均值為3 m·s-1，冬季次之；風(fēng)沙物理學(xué)、氣象學(xué)所關(guān)注的是向岸風(fēng)和海岸線夾角對(duì)沙流量的動(dòng)力效應(yīng)，風(fēng)沙啟動(dòng)風(fēng)速一般為4.1～6.4 m·s-1。故此，風(fēng)場(chǎng)資料需要設(shè)定風(fēng)級(jí)條件后再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

圖4 昌黎站2000-2015年風(fēng)向頻率（a）和風(fēng)速頻率（b） Fig. 4 Wind direction frequency (a) and wind speed frequency (b) at the Changli Station from 2000 to 2015

當(dāng)風(fēng)速大于4 m·s-1時(shí)（表1），翡翠島站2008—2016年大風(fēng)時(shí)段為冬季，偏東風(fēng)平均最大值為5.8 m·s-1，春季偏西風(fēng)平均最大值為5.6 m·s-1，可以初步得出風(fēng)沙啟動(dòng)盛行風(fēng)與優(yōu)勢(shì)風(fēng)平均值及主要分布特征。顯然用昌黎站風(fēng)場(chǎng)資料代表海岸帶10 m·s-1風(fēng)場(chǎng)的結(jié)果會(huì)有較大偏差。

表1 2008—2016年翡翠島監(jiān)測(cè)站風(fēng)速大于4 m·s-1月平均頻率 Table 1 Month average frequency of wind speed greater than 4 m·s-1 at the Emerald Island Monitoring Station in 2008-2016

當(dāng)取冬季大于10 m·s-1的風(fēng)速時(shí)，偏東風(fēng)頻率及風(fēng)速達(dá)到35%以上，翡翠島沙丘高度變化則與海冰重期密切相關(guān)。顯然，偏東風(fēng)作用是將沙灘干沙層向沙丘輸送，使沙丘高度增加；偏西風(fēng)作用是將偏東風(fēng)吹過(guò)沙丘背部至底部的干沙二次回流至頂部或海岸帶；南風(fēng)和北風(fēng)的作用是削弱沙丘頂部?jī)蓚?cè)積沙，維持沙丘梯形結(jié)構(gòu)，部分沙流與沙臂斜交在兩側(cè)風(fēng)坡產(chǎn)生渦流引發(fā)一般性的沉積沙鏈。

2.2.2 翡翠島臨界起動(dòng)風(fēng)速與風(fēng)矢量夾角

根據(jù)拜格諾沙粒開(kāi)始移動(dòng)的臨界速率與粒徑關(guān)系式和普蘭特一馮·卡曼的速度對(duì)數(shù)分布律，可以求出任何高度上風(fēng)沙的起動(dòng)速度

式中，A為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，ρs為沙粒密度，ρ為空氣密度，g為重力加速度，d為沙粒粒徑，z為所測(cè)風(fēng)速值的高度，z0為地面糙度。

由式（1）可以計(jì)算出翡翠島海灘干沙的臨界起動(dòng)風(fēng)速（海岸帶高度1.0 m）為4.5 m·s-1（中段為4.7 m·s-1，南段為4.4 m·s-1）。本段海岸線呈NNE-SSE向延伸，與向岸優(yōu)勢(shì)風(fēng)的夾角多在45°～90°～135°之間，向岸盛行風(fēng)作用的有效力較大。加上海灘坡度小（1∶400～1∶900）和該岸段干沙量供應(yīng)較充足，有利于海岸沙丘的發(fā)育。

北戴河和山海關(guān)海區(qū)之所以沒(méi)有形成有規(guī)模的橫向沙丘鏈、低矮小丘，是由于在坡度平緩相同的條件下，受上述海岸線走向和優(yōu)勢(shì)風(fēng)交角影響所致，如北戴河和山海關(guān)海岸線呈NE—SE向延伸，與NE—E—SE向向岸優(yōu)勢(shì)的夾角多為小于25°～30°，加之金山嘴和老龍頭島嶼向海區(qū)延伸，直接影響NE向風(fēng)速，不利于海岸沙丘的生長(zhǎng)發(fā)育。每年6—7月為S風(fēng)向，雖然頻率有利向岸風(fēng)形成，但此段時(shí)間為一年降水高峰期，降水有效抑制了沙灘移動(dòng)。

2.2.3 海岸帶流沙監(jiān)測(cè)

沙丘監(jiān)測(cè)分為兩個(gè)部分（表2）：1）2008年10月—2012年12月為每年氣象監(jiān)測(cè)站（7 m×7 m×h m）體積重量，坡度為10°～20°，距離為35 m；2013年1月—2015年6月（7 m×7 m×h m）體積重量，坡度為20°～30°，距離為40 m。2）2015年7月—2016年6月逐月，分別為兩個(gè)不同坡度（0.4 m×0.4 m×h m）體積重量，坡度為30°～40°，距離為40～45 m。偏東風(fēng)從海岸線—監(jiān)測(cè)站（40×50）m2流沙移動(dòng)平均量約95 t·a-1，主要月份為12—次年2月；偏西風(fēng)從沙丘后部邊緣線—監(jiān)測(cè)站（20×50）m2流沙移動(dòng)平均量40 t·a-1，主要月份3—5月；其他月份不顯著，僅起到南—北風(fēng)沙流與沙臂斜交在背風(fēng)坡產(chǎn)生渦流引發(fā)一般的沉積作用。翡翠島站沿岸沙丘在整體上增高1.5～1.8 m，沙丘向海坡度和背海坡度平均增幅20°～30°（沙粒度資料來(lái)源于中科院地理所）。由于有效風(fēng)能與向岸風(fēng)風(fēng)向同沙丘走向夾角成正比，因此，冬季對(duì)沙丘的向陸遷移起主要作用。

表2 2008-2016年翡翠島站沙丘流量監(jiān)測(cè)（單位：t） Table 2 Monitored dune flow (unit: t) at Jade Island Station in various months from 2008 to 2016

2.3 海洋環(huán)境因素

2.3.1 影響近海海區(qū)的沙源水動(dòng)力條件

受潮汐、海流、海浪的相互作用，在入海河流沙流量逐步遞減的影響下，自我修復(fù)近海3～5條沙帶，偏西大風(fēng)沉降作用使近海風(fēng)沙混合在沙帶之中，夏季東風(fēng)涌浪作用后向海岸帶輸送表層細(xì)沙，最終維持翡翠島海岸線沙帶總量平衡。在渤海中部、東部北上的臺(tái)風(fēng)、渤海氣旋造成的風(fēng)暴潮及大于3.0 m的長(zhǎng)波涌浪其效力更加顯著。本文所關(guān)注的是在氣象風(fēng)場(chǎng)為偏東風(fēng)的條件下，渤海重冰期海冰效應(yīng)與沙丘流沙增多原因的探討，確定影響沙丘動(dòng)因的新因子，從而區(qū)別東海和南海沿海地區(qū)沙丘發(fā)育的不同之處。

2.3.2 重冰期渤海海冰影響

海冰是渤海特有海洋災(zāi)害現(xiàn)象，一般渤海沿海地區(qū)每年有3個(gè)月的冰期，12月為初冰期，以岸基冰為主，1—2月上旬為重冰期，2月下旬—3月初為融冰期。根據(jù)冰情的綜合監(jiān)測(cè)結(jié)果（表3）又分為3～4個(gè)量級(jí)，在重冰期海冰外緣線大于20 km時(shí)，海岸線水平方向整體擴(kuò)展了20海里（1海里=1.852 km），海冰摩擦系數(shù)小和海陸溫差作用下導(dǎo)致了水平氣壓梯度加大，使得偏東風(fēng)在海岸帶脈動(dòng)迅速增強(qiáng)，并把偏西大風(fēng)沉降在冰面浮沙又吹回岸基沙丘，這是翡翠島冬季流沙的動(dòng)力因素之一。沙丘、海冰、海浪摩擦系數(shù)由于專(zhuān)業(yè)不同計(jì)算方法也不同，綜合參考GBJ9-87及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4354和歐洲統(tǒng)一規(guī)范IN1991-2-4，海冰的粗糙系數(shù)低于A類(lèi)（A類(lèi)系指近海海面、海島、海岸、湖岸等，其粗糙度指數(shù)為0.12），在此將其摩擦系數(shù)定義為0.10。

表3 渤海秦皇島海區(qū)破冰船海冰監(jiān)測(cè)及2008—2016年的1月氣象、水文資料 Table 3 Monitored ice breakers in the Qinhuangdao Area of Bohai Sea and meteorological and hydrological data in January from 2008 to 2016

2.3.3 重冰期渤海海冰對(duì)偏東大風(fēng)影響個(gè)例

2008—2016年，渤海共出現(xiàn)2次重冰年，2013和2016年從翡翠島沙丘變化監(jiān)測(cè)（表2）明顯看出比輕冰年沙流量多4～6成。風(fēng)沙物理學(xué)給出啟動(dòng)速度，海洋學(xué)給出風(fēng)與浪對(duì)應(yīng)關(guān)系，氣象學(xué)給出動(dòng)力學(xué)機(jī)理。單一學(xué)科難以給出冬季突然增多的成因，通過(guò)重冰期典型大風(fēng)個(gè)例（表4）綜合分析初步得出其動(dòng)因并給出圖解。

經(jīng)計(jì)算，2013年和2016年1—2月重冰期沙丘脊線向陸移動(dòng)速度為3 m·a-1，輕冰期其他年份移動(dòng)速度為1.1 m·a-1。每次系統(tǒng)性大風(fēng)過(guò)程10 m·s-1以上持續(xù)時(shí)間大于6 h，極大風(fēng)速達(dá)17.5 m·s-1。在冬季較強(qiáng)冷高壓控渤海部時(shí)，偏東風(fēng)頻率均達(dá)到35%以上，風(fēng)速大于10 m·s-1，翡翠島沙丘高度變化及海冰重期密切相關(guān)。

表4 2016年1月16日山海關(guān)船廠、海港煤碼頭海島站與翡翠島站偏東大風(fēng)風(fēng)速對(duì)比（單位：m·s-1） Table 4 Wind speed of easterly gale among Shanhaiguan Shipyard, Coal Terminal Island Station and Jade Island Station on 16 January 2016

海陸溫差分布密集區(qū)域在海岸帶一線，渤海中部溫度高，岸基溫度低，形成指向岸基的氣壓梯度力，風(fēng)矢量在浪區(qū)摩擦系數(shù)大，遇到海冰界面時(shí)摩擦系數(shù)減小，作用在單位面積上線性風(fēng)速質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力加速度增大，在海岸帶加大流沙抬升力。偏東大風(fēng)作用是將沙灘干沙層向沙丘輸送，并將偏西大風(fēng)作用被沉降在冰面的流沙二次回流至頂部或海岸帶，沙丘高度增加及迎風(fēng)坡堆積量是輕冰期的3～4倍。因此說(shuō)重冰期海冰是其新的動(dòng)力因素。

3 結(jié)論與討論

1）在西部海區(qū)入海河流沙源量自然減小條件下，潮汐、海流、海浪的相互作用，自我修復(fù)近海3～5條砂帶存沙量，在渤海中部、東部北上的臺(tái)風(fēng)、渤海氣旋造成的風(fēng)暴潮及大于3.0 m的長(zhǎng)波涌浪其效力更加顯著，維持近海至海岸線砂帶總量平衡。岸基沙丘盛行風(fēng)與優(yōu)勢(shì)風(fēng)的相互作用，不同高低沙丘流沙處于微循環(huán)狀態(tài)，維持海岸帶至沙丘之間總量及形態(tài)的平衡。

2）在優(yōu)勢(shì)風(fēng)和盛行風(fēng)作用下，偏東風(fēng)從海岸線-監(jiān)測(cè)站50 m×50 m流沙移動(dòng)平均量為80 t·a-1，主要發(fā)生在12—2月；偏西風(fēng)從沙丘后部邊緣線-監(jiān)測(cè)站50 m×50 m流沙移動(dòng)平均量50 t·a-1，主要發(fā)生在3—5月；其他月不顯著，僅起到南—北風(fēng)沙流與沙臂斜交在背風(fēng)坡產(chǎn)生渦流引發(fā)一般的沉積作用。翡翠島站沿岸沙丘在整體上增高1.5～1.8 m，沙丘向海坡度和背海坡度均增幅20°～30°。

本岸段岸線呈NNE-SSE向延伸，與向岸優(yōu)勢(shì)風(fēng)的夾角多在45°～90°～135°，向岸盛行風(fēng)作用的有效力較大。加上海灘坡度?。?∶400～1∶900）和該岸段干沙量供應(yīng)較充足，有利于海岸沙丘的發(fā)育。而北戴河海區(qū)和山海關(guān)海區(qū)沒(méi)有形成有規(guī)模的橫向沙丘鏈、低矮小丘，在坡度平緩相同條件下，主要原因與上述海岸線走向和優(yōu)勢(shì)風(fēng)交角有關(guān)，如北戴河和山海關(guān)海岸線呈NE—SE向延伸，與NE—E—SE向向岸優(yōu)勢(shì)的夾角多小于25°～30°，加之金山嘴和老龍頭島嶼向海區(qū)延伸，直接影響NE風(fēng)風(fēng)速，不利于海岸沙丘的生長(zhǎng)發(fā)育。

3）2008年以來(lái)，高度變化與重冰期相關(guān)，海冰是渤海特有海洋災(zāi)害現(xiàn)象，一般為3個(gè)月的冰期，1—2月上旬為重冰期，當(dāng)海冰外緣線大于20 km時(shí)，海岸線水平方向整體擴(kuò)展了20 km，在海冰摩擦系數(shù)小和海陸溫差作用下導(dǎo)致水平氣壓梯度加大，使得偏東風(fēng)風(fēng)速在海岸帶脈動(dòng)迅速增強(qiáng)，并把偏西大風(fēng)沉降在冰面浮沙又吹回岸基沙丘，成為翡翠島冬季流沙新的動(dòng)力因素之一。也是區(qū)別于東海和南海沿海地區(qū)沙丘發(fā)育機(jī)理的不同之處。

海岸沙丘由于處于海陸交界處，洋流作用造成動(dòng)態(tài)變化較為活躍，導(dǎo)致海洋與陸地連接處形成一種獨(dú)特的海岸地貌，用單一學(xué)科觀點(diǎn)難以說(shuō)明其機(jī)理。由于沙丘監(jiān)測(cè)資料長(zhǎng)、短不齊，揭示其動(dòng)因偏重于海洋與氣象方面，有一定的局限性，有待后續(xù)研究補(bǔ)充和完善。