海平面上升并非气候变化影响海岸的唯一途径。我们的研究今日发表于《自然气候变化》(Nature Climate Change)发现,气候变暖还将改变全球超过50%海岸线沿岸的海浪。
如果气候升温超过工业化前水平2℃,澳大利亚南部可能出现更长、更偏南的海浪,从而可能改变海岸线的稳定性。
科学家通过研究海浪塑造海岸的方式(形成海滩、沙嘴、泻湖和海蚀洞)来推断过去的海岸面貌。以下是我们对理解过去海平面变化的指南。
然而,这类研究往往假定:即便海平面可能变化,海浪状况却保持不变。在考虑气候变化将如何影响未来海岸线时,也沿用了同样的假设——未来海平面上升被纳入考量,但未来变化对海浪的影响(而海浪正是塑造海岸线的力量)却被忽视了。
海浪的变化
海浪是由地表风力产生的。不断变化的气候将推动全球风型变化(进而改变降雨模式,例如通过改变厄尔尼诺与拉尼娜现象的格局)。同样,这些风场变化也将改变全球海洋的海浪状况。
除这些由“天气驱动”的海浪变化外,海平面上升还可能改变海浪从深水传向浅水的方式,其他沿岸水深变化(例如受影响的珊瑚礁系统)也会产生同样作用。
近期研究分析了33年来卫星测量得到的风和海浪记录,发现平均风速已上升1.5米/秒,海浪高度上升30厘米——在这一相对较短的历史记录期内,二者分别增加了8%和5%。
这些变化在南大洋最为显著。这一点十分重要,因为南大洋产生的海浪会以长涌的形式传播到所有大洋盆地,最北可达旧金山所在的纬度。
海平面上升只是问题的一半
鉴于海洋海浪状况的这些历史变化,我们关注的是在气候更加变暖的情况下,大气环流的未来变化将如何改变全球各地的海浪状况。
作为协调海洋海浪气候项目(Coordinated Ocean Wave Climate Project)的一部分,十个研究机构联合起来,考察了多种全球海浪模式在不同未来气候情景下的表现,以判断未来海浪可能如何变化。
尽管我们发现不同研究之间存在一些差异,但研究发现,如果能够实现《巴黎协定》2℃的目标,海浪模式的变化很可能仍将处于自然气候变率范围之内。
然而,在一切照旧、升温沿当前趋势持续的气候情景下,各模式一致认为,全球50%的海岸很可能出现海浪状况的显著变化。这些变化因地区而异。
全球海岸线中不足5%面临海浪波高增加的风险。其中包括澳大利亚南部海岸,以及南美洲和中美洲太平洋沿岸的部分地段。
另一方面,减小的海浪波高(预计影响全球约15%的海岸)同样可能改变海岸系统。
但仅以波高描述海浪,就如同只用音量来描述一支管弦乐团的演奏。
有些地区的海浪高度可能保持不变,但其波长或频率会发生变化。这可能导致施加于海岸(或沿岸基础设施)上的作用力增大,海浪或许会更远地冲上海滩,并加剧海浪驱动的洪水。
同样,方向略有改变的海浪(据预测将影响全球20%以上的海岸)会改变其沿岸输送沙子的数量,这对判断海岸的可能响应至关重要。建于海岸或近海的基础设施,对海浪的这些诸多特征都十分敏感。
虽然每一种海浪特征本身都很重要,但我们的研究发现,全球约40%的海岸线很可能同时出现波高、周期和方向的变化。
有些读者可能认为强浪会为他们下一次冲浪度假带来一些好处,但其对沿海和近海环境的影响要大得多。若未能实现2℃升温目标,海平面上升引发的洪水可能到2100年每年给全球造成14万亿美元的损失。
未来气候变化下海岸线的响应,将是众多过程复杂相互作用的结果,其中许多过程又对多变且不断变化的气候作出响应。若只关注海平面上升,而忽视海浪在塑造海岸中所起的作用,是一种过度简化,极可能代价高昂。





