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海岸侵蚀

地质学术语

海岸侵蚀（英语：Coastal erosion）指的是由于波涛、洋流、潮汐、受风驱动的海水、浮冰或其他如风暴影响产生的作用，导致沿岸的土地损失或移位，或沉积物和岩石经历漫长时间后遭到移除。[1][2]海岸线往陆地方向的退缩可经由潮汐、季节和其他短期循环过程的时间尺度来测量和描述。[3]导致海岸侵蚀的作用包括有风和水，以及其他自然或非自然力的水力作用、磨损、冲击和腐蚀。[3]

基隆市社寮的海蚀沟
重度海岸侵蚀案例：英格兰东部诺福克郡亨斯坦顿的海岸悬崖因而坍塌。
印度喀拉拉邦首府提鲁瓦南塔普拉姆的主要港口Valiyathura（英语：Valiyathura），其附近的海岸侵蚀案例。
中国辽宁省大连市金石滩（地质公园）海边，一处海崖受侵蚀后，被取名为"蟹将出洞" 。

在原本非岩石海岸，海岸侵蚀会导致位于其下具有不同抗侵蚀能力的岩层或断裂带区域外露。较软区域受侵蚀的速度比较硬的区域要快，侵蚀后通常会形成像隧道、桥、柱等的地貌。海岸通常会随时间演进而变得平坦。较软的区域充满由坚硬区域侵蚀而来的沉积物，岩层会因侵蚀而消失。[4]侵蚀通常发生在有强风、松散沙粒和软岩石的地区。无数具有锋利边缘的沙粒，经风吹动后会发挥如喷砂的效果。这种效果有助于侵蚀、磨平和抛光岩石。侵蚀的定义是经由松动的岩石或沙粒的机械作用对岩石表面进行摩擦而达到逐步侵蚀的结果。

据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）称，气候变化所引起的海平面上升将会加剧全球海岸侵蚀，把海岸和低洼沿海地区的地貌作显著的改变。[5]

发生过程

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水力作用

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当波浪冲击悬崖面并压缩其上裂缝中的空气时，就会发生水力作用（英语：Hydraulic action）。由此可对周围的岩石施加压力，并逐渐加以破碎并将碎片移除。随着时间演进，裂缝扩大，有时会形成洞穴。碎片沉入海床后，会进一步受到波浪所导致的作用。

破坏性波涛通过四个主要过程进行侵蚀：水力作用、压缩、磨损和磨擦作用（英语：Attrition (erosion)）,[6] ，另外也有溶解与腐蚀的作用。

摩擦作用

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磨擦作用指的是当波浪导致松散的岩石碎片（岩屑堆）之间相互碰撞、研磨和碎裂，逐渐分解得更小、更光滑和形状更呈圆形。岩石碎片还会与悬崖面的底部碰撞，而导致小块岩石剥落（磨蚀（英语：corrasion）），作用宛如使用砂纸打磨。

溶解

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溶解指的是海水中所含的酸把某些类型的岩石（例如白垩岩或石灰石）溶解的过程。[7]

磨损

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当海浪冲击悬崖表面并逐渐将其侵蚀时，就会发生磨损（也可用磨蚀（corrasion）表示）。当海水撞击悬崖面时，还会携带经波浪作用产生的碎石来撞击和破碎较高处的悬崖面，如此产生的碎石又再投入进行磨损。

腐蚀

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当海水中任何低于pH值的成分进行腐蚀悬崖面上的岩石时，就会发生腐蚀或溶解/化学风化作用。 pH值稍高的石灰岩悬崖面尤其容易受到这种影响。波浪作用还会把受侵蚀的部分冲走，而提升侵蚀速率。

影响侵蚀率的因素

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主要因素

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短片，介绍英国威尔士特勒克里（英语：Talace）海岸沙丘受侵蚀的情况。当初（约1940-50年代）灯塔位于沙丘上，当沙丘受侵蚀后变得平坦，而灯塔在涨潮时会处于漫起的海水中。

波涛引起悬崖面侵蚀作用的程度取决于许多因素。

临海岩石的硬度（或相反的，可蚀性（英语：erodibility））受岩石本身强度，以及其缝隙，是否有非粘性材料（例如淤泥和细砂）堆存的控制。

悬崖面剥离碎片从潮间带移除的速度取决于穿过海滩波涛的力量。这种能量必须达到临界水平才能将物质从碎片堆中冲走。碎片堆可能会非常稳定，需要很多年才会完全消失。

潮间带有消除波浪能的作用，为在其后的土地提供一定程度的保护。

当潮间带趋于稳定（抗具冲刷能力）之后，就会变宽，更能有效消散波浪能量，导致越来越少的波浪能超越。当有更多物质进入悬崖下方的潮间带，有助于确保海滩的稳定。

邻近的水深程度（海底构造）对抵达海岸的波浪能具有控制作用，而对悬崖面侵蚀的速度产生重要影响。沙洲和沙坝可让波涛在抵达海岸之前破裂，消散其能量而达到防止侵蚀的效果。鉴于海底的动态性质可引发沙洲和沙坝位置产生变化，因而可导致沿岸海滩或悬崖的受侵蚀位置发生变化。[8]

全球海平面上升会对于海岸侵蚀产生极大影响。美国东岸的海岸侵蚀严重加剧。佛罗里达州等地有海岸侵蚀增加的趋势。佛罗里达州及其各个县区须增加预算，为受侵蚀的沙滩补充沙，以吸引游客前往旅游，支撑其产值达到数十亿美元的旅游业。

次要因素

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  • 风化和斜坡形成过程[9]
  • 边坡水文
  • 植被
  • 悬崖底部侵蚀
  • 悬崖底部沉积物堆积
  • 悬崖底部沉积物对磨损和移动的抵抗力
  • 人类活动

第三因素

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  • 资源开采
  • 海岸管理

控制方法

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控制海岸侵蚀方法的常见方式有三种：软式侵蚀控制、硬式侵蚀控制以及迁移。

硬式侵蚀控制

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位于泰国碧武里府的一处典型海堤。

硬式侵蚀控制方法提供的是比软式的更持久的解决方案。例如海堤和纵向防波堤（英语：groyne）即为半永久性的基础设施（结构无可避免会有正常磨损，必须定期翻新或是重建）。估计海堤的平均寿命为50-100年，纵向防波堤的平均寿命为30-40年。[10]由于这类结构具有相对持久性，会让人们认为可成为解决侵蚀的解决方案。但海堤会剥夺公众进入海滩的机会，并把海滩的自然状态大幅改变。纵向防波堤会有大幅改变海滩自然状态的作用。有些人声称其会把重复执行海滩复原（英语：Beach nourishment）项目的期限缩短。[11]对纵向海堤的其他批评是成本昂贵、难以维护，而如果建造不当，反会对海滩造成进一步破坏。[12]当我们对硬式侵蚀控制的了解更多，几乎可确定的是这些结构性解决方案造成的问题比其解决的会更多 - 它们会干扰自然水流、防止沙顺沿海岸移动、具有高昂的建造和维护成本、容易造成邻近海滩和沙丘的侵蚀，以及无意中将暴雨水及海浪转移到其他物业中。[13]

自然形式的硬式侵蚀控制包括种植或维护原生植被，例如红树林和珊瑚礁。

软式侵蚀控制

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于2012年飓风珊迪来袭前堆放在美国东海岸一处海滩，用来抵御海水侵袭的沙袋。

软式侵蚀控制方法指的是减缓侵蚀影响的临时选项。包括布置沙袋和海滩复原，并非长期解决方案或是永久解决方案。 [10]另外的方法是海滩刮平或是海滩推土 - 在建筑物前面建造人工沙丘或作为保护建物地基的手段。但美国联邦政府颁布命令，暂停在海龟筑巢季节（每年5月1日至11月15日）期间进行海滩推土活动。[14]软式侵蚀控制最常见的方法之一是海滩复原项目。这些项目依赖由别处掘取沙，而后送往海滩作为补充因侵蚀而流失沙的手段。[10]海滩复原在某些情况下并非合适的控制侵蚀措施（例如在流沙或经常出现大风暴的地区）。[12]所谓动态护岸（英语：Dynamic revetment）是铺设松散的鹅卵石来模仿自然风暴海滩（英语：Storm beach）的功能，可用于经常遭受高能量浪涛冲击的开放式海岸线，作为一种侵蚀控制方案。[15]

海滩复原在经历多年后已成为一项十分有争议性的海岸保护措施：它有可能会对多种自然资源产生负面影响。这类项目的一些大型问题是必须遵守各种复杂的法律和法规，以及涉及的高昂费用。为海滩上添加沙，并不表示它就会留在那里。有些社区会反复引入大量沙，但一场大风暴就会将其完全冲走。虽然有这样的问题，许多社区仍经常进行这种做法。美国陆军工兵部队于最近强调需要构建出一系列全新的海岸侵蚀解决方案，而非只做结构性的解决。可能的解决方案包括种植原生植被、湿地保护和复育，以及将某些建物和破碎残留物迁移或是清除。[13]

活力海岸线

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运用植被作为海岸侵蚀解决方案被称为"活力海岸线"。这种做法用到植物和其他自然元素。人们发现这类海岸线更能抵御风暴、改善水质、增加生物多样性，并提供鱼类栖息地。草沼和牡蛎礁（英语：Oyster reef）是可用于活力海岸线的例子，它们是天然屏障，可阻挡波浪侵袭。往内陆延伸达十五英尺的草沼可把侵入波浪能量的百分之五十吸收掉。 [13]

迁移

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更多信息：规划性撤退（英语：managed retreat）

将基础设施迁移到远离海岸的地方也是种选择。重建时把绝对及相对海平面上升，以及侵蚀的自然过程均列入考虑。根据侵蚀的严重程度以及财产的自然景观等因素，这种做法可能仅是向内陆做小段距离移动，但也可能是完全撤除。[12]联合运作（coproduction）[16]与规划性撤退两者结合被提出作为一种具有环境正义（英语：Enüironmental justice）的解决方案。通常公众对"撤退"的支持率较低，[17]但当社区确定将其建筑物往内陆方向重新安置，通常他们会将所留下的土地转为公共开放空间，或将其转入土地信托基金以作保护。这种搬迁方式具有相当的成本效益，不但可缓冲风暴潮，保护沿海房屋和事业、降低碳和其他污染物的排放、为鱼类创造栖息地、恢复开放空间和容纳野生动物，并将沿海社区的文化恢复。[13]

侵蚀跟踪

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风暴比正常天气所造成的侵蚀速度会快上数百倍。可透过手动测量、光学雷达或装在全地形车上的全球定位系统（GPS）取得的数据以进行前后比较。[18]而如陆地卫星计划的遥测技术则可用于大规模和为时多年的海岸侵蚀评估。[19][20][21]

海岸侵蚀举例

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美国纽约市史泰登岛铁路，一处已废弃的轨道受到小规模的海水侵袭。

位于澳大利亚新南威尔士州中央海岸地区万伯勒尔（英语：Wamberal, New South Wales）的悬崖海岸（主要由沉积物构成）因受侵蚀，导致建于悬崖之上的房屋倒塌入海。[22]

位于英国伦敦东北部的邓尼奇（英语：Dunwich）是英国于中世纪羊毛贸易重镇，由于海水沉积物的重新分布，导致此处于几个世纪里就消失不见。人类干扰也会加剧海岸侵蚀：位于英格兰德文郡的村庄哈尔桑兹（英语：Hallsands）于1917年的一年之内即遭海水冲毁，直接原因是之前海湾中的板岩疏浚工程的后果。

美国加利福尼亚州海岸有柔软的沉积岩构成的悬崖，其上往往居住有稠密的人口。由于悬崖侵蚀，经常发生房屋受损事件。[23]在恩森那达和马里布以北海岸的魔鬼滑梯（英语：Devil's Slide (California)）、圣巴巴拉就经常受到影响。

 
位于加纳名为Chorkor（英语：Chorkor）的海边，一间被潮汐洪水（也称Sunny day flooding）摧毁的房子。已有一些加纳海岸社区遭受此类海平面上升的影响。

英格兰东海岸的霍尔德内斯（英语：Holderness）海岸线，位于恒伯河口以北，由于当地柔软的粘土悬崖和强大的波浪，是欧洲遭到侵蚀最快的海岸线之一。建造纵向防波堤和其他人工控制措施只会进一步加速邻近海岸线的侵蚀 - 因为沿岸水流会剥夺海滩上的沙，导致海岸更为暴露于侵蚀作用。多佛白色悬崖也因此受到影响。

美国华盛顿州北湾的海岸线以每年超过100英尺的速度受到侵蚀，因此获得"冲刷海滩"的绰号。旧有城镇的大部分已经坍塌入海。据说该地是美国西岸受侵蚀最快的海岸。因采取减缓措施，在2018年已把侵蚀程度大幅放缓。[24]

马耳他的里卡索利堡（英语：Fort Ricasoli）是座建于17世纪，具有悠久历史的堡垒，由于建在容易遭受侵蚀的岬角断层上，目前正受到海岸侵蚀的威胁。其中一座堡垒城墙因下方的土地受到侵蚀，已经有一小部分倒塌，其他城墙也出现裂缝。

 
马耳他的里卡索利堡是座具有悠久历史的堡垒，因海岸侵蚀而露出残破的景象。

在西班牙巴伦西亚自治区阿利坎特省，地中海边的埃尔坎佩略，当地有公元前一世纪从岩石中挖掘而建的的罗马时期养鱼场，本已遭到侵蚀和倒塌，但因于2017年其附近兴建一休闲港湾，更让情况恶化。[25]

滨海汉普顿（英语：Hampton-on-Sea）是个位于英格兰肯特郡荷尼湾汉普顿（Hampton）地区受到淹没的废弃村庄，此村庄曾经因牡蛎捕捞而受到欢迎。自1800年代以来，当地就遭受海岸侵蚀的影响。最终因侵蚀和洪水而遭到淹没的原因是最早建造的汉普顿码头（Hampton Pier）所造成 - 泰晤士河河口的浅水区潮汐流的涨落和流动非常强烈，这里的潮汐水被卷入从大西洋水域经过不列颠群岛北部和南部的潮汐推动的漩涡中。当地遭受如此强烈的海岸侵蚀的另一原因是风暴频率和强度的增加。[13][26][27]>而附近的汉普顿溪（Hampton Brook）经由石质涵洞排放入海，但经常受到海草阻挡，而在春季高潮、长期下雨及海岸风大时引发水患。这些自然事件把当地汉普顿码头、赫内克利夫花园、一组别墅、几条道路和许多其他曾经位于当地的建筑摧毁。

随后当地于1899年修建海堤以保护剩余的土地和建筑物。但并没发挥大效果：建筑物持续受到侵蚀的影响。之后一场风暴，将海堤冲垮，将其后的土地淹没，许多土地投资者因而退出。到1916年，滨海汉普顿已被完全废弃。到1920年代，只剩几座建筑仍然矗立。如今滨海汉普顿只剩三座地标建筑幸存 - 汉普顿小酒店、汉普顿码头和几条道路。虽然目前的汉普顿码头只是原来码头的一小部分，但它仍然是人们钓鱼的好地方。如今汉普顿小酒馆（原名为Hampton Pier Inn，现名为Hampton Inn）已成为一家颇受欢迎的小酒吧，以其美味的食物和美丽的日落景色而闻名。

参见

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参考文献

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  1. ^ Ueberman, A.S.; O'Neill Jr, C.R. Vegetation use in coastal ecosystems (PDF). Information Bulletin 198. Cornell Cooperative Extension, Cornell University. 1988 [2023-10-20]. （原始内容存档 (PDF)于2022-12-23）. 
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引用作品

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  • IPCC. Field, C. B.; Barros, V. R.; Dokken, D. J.; Mach, K. J.; et al , 编. Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 2014. ISBN 978-1-107-05807-1. 

外部链接

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