预警取消后,海水为何仍然倒灌?

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2024年10月19日,受强冷空气和出海气旋共同影响,山东烟台沿海遭遇风暴潮袭击,大浪将大量海水卷上堤岸和道路,自然资源部北海区海洋预报台发布风暴潮Ⅲ级警报(黄色)。唐克/视觉中国

大风起兮“潮”飞扬。

受台风“银杏”和冷空气共同影响,2024年11月9日10时,海南省气象局发布风暴潮IV级警报。

“风暴潮”指的是由大气扰动引起的海平面上升或下降,原因包括台风、温带气旋、寒潮大风、气压骤变等。

但10月下旬,在无明显天气系统影响的情况下,渤海和黄海中北部各潮位站出现80到160厘米的增水,海水向岸边上涨。在渤海沿岸,1米左右的异常增水持续时间超过了20小时。不少居民房屋被淹。

海洋环境预报中心风暴潮室副主任刘秋兴告诉南方周末记者,此次海水倒灌背后是风暴潮、天文大潮和边缘波等因素共同作用的结果,其影响范围之广、强度之大、持续时间之长,都是历史罕见。

破历史纪录的高潮位

2024年10月21日清晨5点多,田秋野被一阵嘈杂声吵醒。他摸索着寻找手机,手却伸进了冰冷的海水里。

田秋野在辽宁盘锦市盘锦港的码头打工,不知何时,他所居住的简易彩钢屋已被海水淹没,水深超过半米。他蹚着及膝的积水推开门,码头已成为一片泽国。

盘锦港位于渤海湾北部。同一时间,渤海湾沿岸的辽宁、河北、天津多地都发生了海水倒灌现象,有沿海地带街区、房屋被淹。

蹚着水走出简易房后,田秋野找到了自己的汽车。他用玉米刀削开矿泉水瓶当作瓢,从车里一勺勺向外舀水。他向着内陆的方向驶去,途中看到海水已将道路淹没,一台停在高地的挖掘机远远地伫立在水面上,仿佛身处孤岛。

开出大约两公里后,四下才见不到水了。此时田秋野发现车子出现故障,灭不了火,只能挂挡踩刹车“憋”灭它。为了维修泡坏的汽车电路系统,他花去二千多元。

相较于其他受灾车主已属幸运。他告诉南方周末记者,院子里“有几台没开出去的车,都被打上‘报废’了,没有维修价值”。

据新黄河、津云等媒体报道,在天津港,10月21日凌晨大潮最高达到3.9米,码头周边有路段水深达1米。在河北唐山滦南县,海水涌入民房院落,居民们在家门口竖起木板防止潮水流入。

10月21日,自然资源部启动海洋灾害四级应急响应,派出5个专家组赶赴辽宁、天津、河北、山东指导地方核查部分岸段异常增水情况,开展灾情调查和评估工作。

刘秋兴表示,此次异常增水实际上是前期风暴潮诱发的边缘波。“边缘波”是一种在重力和惯性共同作用下产生的波动。

在描述此次异常增水时,刘秋兴用了好几个“罕见”。

首先,增水过程的影响范围广,波及环渤海沿岸辽宁、河北等多个省市。其次,增水强且持续时间长,100厘米左右的增水持续了20个小时,这在过往观测记录中从未发生过。由增水引发的高潮也史无前例,“在我们观测中,辽宁沿海的多数潮位站出现破历史纪录的高潮位。”

何以发生?

此次异常增水的发生,与一场持续数日的风暴潮有关。

10月15日前后,受冷空气和温带气旋的共同影响,河北、天津和山东沿海出现了一次较强的温带风暴潮过程。刘秋兴表示,国家海洋环境预报中心从10月15日就开始关注。10月17日,国家海洋预报台发布风暴潮黄色警报,19日下午警报解除,渤海沿岸由增水转为减水。

然而,离开沿岸的海水在重力的作用下,以边缘波的形式震荡回流,重新向着渤海和黄海沿岸涌去。10月20日傍晚,在没有明显天气系统影响的情况下,渤海和黄海沿岸出现了第二次增水过程,一直持续到了21日下午。

新一轮增水与天文大潮叠加,造成了海水倒灌——10月20日是农历九月十八,此时太阳和月亮的引潮合力最大,潮汐的起落幅度也因此加大。

曾经研究风暴潮,现任职于大连某高校的李炜(化名)介绍,渤海水深较浅,波浪的能量更容易传到岸边。同时海水在海湾地形中更容易来回震荡,引起共振效应,加剧了风暴潮的破坏性。

同属国家海洋环境预报中心风暴潮室的付翔等人也在2023年发表的一篇论文中提到,由于渤海半封闭的浅海地形作用,少量水体堆积即能产生较大增水。

但在此次海水倒灌事件中,大量海水在外海堆积的原因还未完全探明。风暴潮预报室预报组组长傅赐福在接受新华网采访时表示,难以想象,要多大力量才能使这么大范围的海水“堵”在一个地方不动,超出目前的普遍认知,特别是在没有大风以及寒潮、台风的情况下,其发生机制机理有待深入研究。

提前预警沿岸的风暴潮能够大大减少财产损失。但此次风暴潮黄色警报解除后,又迎来了二次增水,令人始料未及。

刘秋兴表示,目前我国沿海至少有两百多个分钟级的潮位观测站点,已经建立了全国范围的风暴潮数值预报系统。每次风暴潮过程来临时,海洋环境预报中心会和各地预报台会商。

但是,风暴潮观测和预警只能针对沿海的潮位变化。如果海水像此次事件中一样倒灌到陆地上,就需要开展漫滩观测和预警,涉及海水倒灌的淹没范围、淹没水深、持续时间等要素。

刘秋兴表示,这将是风暴潮预报室的下一步工作重点,“我们将基于沿海地区高精度的高程数据,风暴潮漫滩数值预报模式采用GPU(图形处理单元)加速技术,逐步在全国沿海实现风暴潮漫滩预警的业务化。”

警惕海平面上升

此次海水倒灌背后也有气候变化的因素。

国家海洋信息中心海平面中心主任研究员王慧对南方周末记者表示,2024年10月(1日-21日),长江以北沿海海平面处于历史同期高位,较常年(1993-2011年)同期高了130多毫米。这增加了海水倒灌的风险。

王慧表示,虽然海平面上升幅度看似有限,但是其对沿海极端海面事件的贡献十分显著。已有研究显示,海平面上升会呈指数级放大沿海洪水事件强度。2022年,美国国家海洋和大气管理局牵头的一项研究显示,由于海平面上升,2000年至2020年,美国沿海高潮洪水发生频率增加了2倍。

“也就是说,几十年前,强风暴才会导致沿海洪水,由于海平面上升,目前常见的风和周期性涨潮也会导致沿海社区面临涨潮洪水,对沿海基础设施,以及地下淡水资源、沿海湿地和河口生态系统等造成影响。”她表示。

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当地时间2024年5月2日,德国石勒苏益格-荷尔斯泰因州,重型设备加固堤坝,以适应海平面上升和更强烈的风暴潮。视觉中国/图

海平面上升的原因之一便是全球变暖。21世纪以来,全球海平面呈加速上升趋势。1993年至2023年间,全球平均海平面上升速率为每年3.4毫米,较20世纪的水平增加了一倍。而受区域海洋大气动力过程、地面沉降和淡水通量等因素影响,海平面变化存在区域差异。王慧表示,中国沿海海平面在同一时段内上升速率为每年4.0毫米,高于全球同期平均水平。

预估显示,本世纪,全球海平面仍将继续上升,到2100年,在中等和高温室气体排放情景下,全球平均海平面将上升约0.56米和0.77米(相对于1995-2014年),中国近海海平面上升幅度将约为0.59米和0.83米。“在全球变暖和海平面上升背景下,未来类似的海水倒灌事件还会发生,甚至可能会更加频繁,随着沿海地区社会经济暴露度的不断增加,沿海地区面临的风险将会更大。”王慧表示。

除此之外,气候变化也导致极端天气频发,未来风暴潮极端水位高度可能继续上升。付翔等人也在上述论文中提到,近10年来,台风风暴潮的增水强度向强弱两极分化,增水2米以上的大台风风暴潮过程频数在近10年显著增加,且波动幅度也增大。这可能与西北太平洋西部强热带气旋频数及登陆台风强度增加相关。

除了偶发的海水倒灌事件外,海平面上升还会带来其他的长期次生灾害。例如咸水入侵地下水、海岸侵蚀、海岸生态系统被挤压等等。

更重要的是,随着海平面上升,原有的海岸防护能力将降低,其中不只是沿海堤坝,还包括城市排水系统。王慧表示,如果一座临海城市在海水倒灌的同时遭受暴雨,那么由于海水顶托作用,排水系统的水可能无法下泄,造成城市内涝。

南方周末记者 海阳

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