气候变暖加大钱塘江大潮

张 燕

(泉州儿童发展职业学院,福建 泉州 362000)

“八月十八潮,壮观天下无”,这是北宋大诗人苏东坡咏赞钱塘江秋潮的千古名句。在气候变暖背景下,钱塘江潮会有什么变化?本文根据有关文献,予以综述。

1 海洋潮汐

海洋潮汐[1]是海面周期性的升降运动。早晨称“朝”,傍晚称“夕”,古人将白天的海水涨落称为潮,夜晚的海水涨落称为汐,合称为潮汐。海面的上升,称为涨潮;海面的下降称为落潮。涨潮和落潮互相交替。涨潮转变为落潮时,水位最高,称为高潮;落潮转变为涨潮时,水位最低,称为低潮。相邻高潮和低潮的水位差叫做潮差。地球各地所受的天体引力同地球中心所受的天体引力这个平均值相比,都有一个差值,这个差值是潮汐涨落的直接动力,称引潮力。其中以月球的为最大,遥远太阳的次之,其他天体的则非常微弱。因此每太阴日(约24 h 50 min,即月球连续两次经过上中天所需的时间)两次高潮和低潮;每朔望月两次大潮和小潮是海洋潮汐的基本周期。

农历每月初一(“朔”),以及农历每月十五或十六(“望”),月球和太阳在地面上各点的引潮力叠加得最大,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。农历每月初七、初八(上弦)或二十二、二十三(下弦),月亮转到地球和太阳的联线的两侧,并大约与联线成90°时,月球和太阳在地面上各点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。故农谚中有“初一、十五涨大潮,初八、二十三到处见海滩”之说。由于海水本身具有一定的粘性,存在着内摩擦;海水在运动过程中,海底也有一定的摩擦作用,使得每月大潮、小潮到来的时间要滞后两三天。钱塘江涌潮是由海洋潮汐通过钱塘江喇叭形的入海口倒灌而形成的。它与海洋潮汐具有相同的周期性,即每朔望月两次大潮和小潮,大潮通常发生在农历初一、十五后2～3 d,小潮通常发生在初八、二十三后2～3 d。

2 钱塘江潮大的原因

2.1 位于东海的西岸

中国沿海潮差分布的趋势是东海沿岸最大,渤海、黄海次之,南海最小。中国东海沿岸平均潮差约5 m,渤海、黄海约2～3 m,南海小于2 m。中国著名的钱塘江河口潮汐,最大潮差近9 m,世界上最大潮差发生在加拿大的芬地湾,达19.6 m[2]。太平洋的潮波由东北进入东海之后,在南下的过程中,受到地转偏向力的作用,向右偏移,使西岸潮差大于东岸。杭州湾处在太平洋潮波东来直冲的地方,又是东海西岸潮差最大的方位,得天独厚。

2.2 典型的喇叭状海湾和拦门沙坎

钱塘江外杭州湾,外宽内窄、外深内浅,是一个非常典型的喇叭状海湾。杭州湾外的江面宽度约100 km,往里则急剧收缩,到距湾口90 km的钱塘江口的海盐澉浦时,宽度只有20 km,到海宁盐官镇一带时,江面宽只有 3 km,而杭州市区的河宽仅1 km左右。潮波传播在深水中快,在浅水中慢,钱塘江由深变浅的特点极为突出。涨潮时,宽深的湾口,一下子吞进大量海水,由于江面迅速收缩变窄变浅,能使后浪很快赶上前浪,层层巨浪叠加,形成潮头。到大夹山附近,这里的河底有大量的泥沙淤积形成巨大拦门沙坎,进入湾口的潮波遇到沙坎,水深减小,阻力增大,前坡变陡,后坡相应变缓。当前坡陡到一定程度后,前锋水面明显涌起,从而形成涌潮,甚至翻出浪花。

3 钱塘江秋潮特别大的原因

3.1 季节性高海平面

受气温、海温、季风和海流等多种因素的影响,海平面存在季节性波动。图1为浙江沿海月平均海平面变化曲线[3],由图1可见,每年的9～10月是浙江沿海季节性高海平面。2008年,浙江沿海9月份海平面为全年最高,比常年高约190 mm,2月份为全年最低,比常年低100 mm。

图1 浙江沿海月平均海平面变化曲线Fig.1 Curve on the changes of the per-month average sea level in the coast of Zhejiang

3.2 风

浙江沿海一带,夏秋之交常吹东南风或东风,风向与涨潮时潮水的方向大体一致,风助潮势,推波助澜。

3.3 河水流速

研究认为,涌潮的产生还与河流里水流的速度跟潮波的速度比值有关,当潮水涌来时,其前进方向与河水流动的方向相反。如果两者的速度相同或相近,有利于涌潮的产生;如果两者的速度相差很远,虽有喇叭形河口,也不能形成涌潮。农历八月十八前后,钱塘江口河水的流速与潮水的流速几乎相等,流速相当的河水与潮水相碰撞,激起了巨大的潮头。

4 气候变暖加大钱塘江潮

自20世纪初以来,全球平均地表温度已升高0.74℃,但这一上升并非连续的。过去50 a的线性变暖趋势(每10年0.13℃)几乎是过去100 a的2倍[4]。与1980～1999年相比,21世纪末全球平均地表温度可能会上升1.1～6.4℃。经过观测和研究,IPCC第四次报告指出,目前的气候变化90%以上是人为因素造成的[5]。我国气候变化的最新研究结果表明[6]:我国是全球气候变暖最显著的国家之一。近百年来,我国年平均气温升高了 0.65± 0.15℃,比全球平均增温幅度(0.6±0.2℃)略高。1950年以后,无论是年平均温度还是冬季温度,我国大部地区都有明显的变暖趋势。从1986/1987年的冬季至2006/2007的冬季,经历了19个暖冬(仅2004/2005年的冬季为正常)。特别是2006年,平均气温9.92℃,成为1951年以来创纪录的暖年。近50年来,我国沿海海平面平均上升速率为2.5 mm/a,略高于全球平均水平。21世纪我国气候将继续明显变暖,尤以冬半年、北方最为明显。与1961～1990年的30 a平均相比,到2050年可能变暖2.3～3.3℃,2100年可能变暖3.9～6.0℃。中国沿海海平面将继续上升,到2050年约上升12～50 cm。

国家海洋局监测和分析结果表明:浙江沿海海平面平均上升速率为3.3 mm/a[7]。2008年,浙江沿海海平面比常年高39 mm。预计未来30 a,浙江沿海海平面将比2008年升高96～140 mm[3]。表1为2000～2038年浙江沿海海平面变化。末年100 a由全球气候变暖造成的海平面上升趋势将继续存在。全球气候变暖造成海水膨胀、极地冰盖和陆源冰川冰帽融化是引起海平面绝对上升的主要原因。

表1 2000～2038年浙江沿海年平均海平面与常年平均海平面比较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,港湾或江河口入海处的涨潮量和落潮量都相应增大,加上江水顶托和海水汇聚作用加强,使高潮位的上升值大于海平面上升值,潮差增大,这种现象在接近港湾的顶端或河流的上游愈为明显。据潘良宝的计算[8],随着海平面的上升,黄浦江潮差增大。在同一海平面上升值下,潮差增量由下游向上游渐渐增大。张锦文等通过对中国黄海近岸长期验潮站年平均潮差、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调和常数的分析,也得出全球海平面上升已引起中国黄海近岸的潮差明显增大和高潮位显著上升的结论[9]。海平面上升影响海洋环境的各个方面,其中最显著的是使潮汐特征发生变化,其次可导致岸边的拍岸浪波高增大很多[10]。高潮位上升和波高增大均会加大钱塘江大潮。

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

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

[3] 国家海洋局.2008年中国海平面公报[Z].北京:国家海洋局, 2009.

[4] 世界气象组织.1998—2007年是记录上最热的十年[R/O L]. http://www.wmo.int/pages/mediacentre/press_releases/ documents/PR_805_zh.pdf,2007-12-29.

[5] 秦大河,陈振林,罗 勇,等.气候变化科学的最新认知[J].气候变化研究进展,2007,3(2):63-74.

[6] 徐 影.全球气候变化的最新科学事实和研究进展[N].中国气象报,2007-02-08(3).

[7] 国家海洋局.2006年中国海平面公报[Z].北京:国家海洋局, 2007.

[8] 张锦文,杜碧兰.中国黄海沿岸潮差的显著增大趋势[J].海洋通报,2000,19(1):1-9.

[9] 陈奇礼,陈特固.海平面上升对中国沿海工程的潮位和波高设计值的影响[J].海洋工程,1995,13(1):1-7.

[10] 潘良宝.海平面上升对黄浦江潮位和潮量影响的数值计算[J].海洋与湖沼,1993,24(2):212-216.