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海岸分类的回顾与展望

2024-01-09贾建军于谦高抒

海洋通报 2023年6期
关键词:海岸带分类

贾建军,于谦,高抒

(1.华东师范大学 海洋科学学院 河口海岸学国家重点实验室,上海 200241)

(2.南京大学 地理与海洋科学学院 海岸与海岛开发教育部重点实验室,江苏 南京 210023)

生命起源于海洋。从海洋里登陆的生命繁衍进化,造就了世间千姿百态的生物多样性。人类虽然暂居进化树的优势地位,但是陆基生活的习性难掩体液里原始海洋的离子成分,也同样难抵海洋的诱惑。舟楫之便,渔盐之利,使得海岸带地区一直是人类生产生活的优选之地。地理大发现时代,联系海上航线的港口促进了货物的交易、文化的交流、物种的扩散,成为陆地资源的汇聚所和海上交通的桥头堡。工业革命时代之后,产业的细化、人口的迁移、资源与产品的流通、信息与资本的汇聚,使得海岸带逐渐成为世界城市、产业、人口的重地。海岸带不仅提供了生产和生活的空间,还具有供给(渔获、海砂)、支持(支撑动植物生长繁育)、调节(消能、减灾、净化、固碳)、文化(旅游、休闲、审美、科研)等生态系统服务功能。目前,世界上约有40%的人口居住在距海岸线100 千米以内,其中10%的人口居住在海拔10 米以下的低地海岸[1]。在欧盟,大约42%的总人口居住在沿海地区[2]。

与工业革命同步的是全球变暖、海平面上升(SLR,Sea-Level Rise),造成低洼地带淹没,生态系统变迁,沿海防护工程功能降低,加剧风暴潮、滨海城市洪涝、海岸侵蚀、海水入侵、咸潮等灾害[3]。今日世界多数低地海岸区域都面临海平面上升的风险,全球500 万人口以上的大型城市当中,有2/3 左右都位于低地海岸;在葡萄牙,75%的人口和80%的GDP 分布在沿海城市[4]。与此同时,以中国为代表的一些沿海国家正在快速发展,城市化进程推动着人口向沿海转移,相对来说新兴国家沿海城市的防灾减灾措施要滞后于经济和社会的发展速度,意味着海平面上升将对更多的沿海居民造成财产和生命的威胁[5]。

在当前形势下,对海岸的分类进行回顾和展望,一方面可以沿着人类社会发展的时间脉络重温科学、管理、规划、立法等各界对海岸带认识的深化与细化过程,有助于加深对海岸带本质及其分布规律的认识;另一方面也有助于总结海岸带开发利用的得失,针对全球变化和世界发展的大趋势,调整海岸带认知的重点和开发利用与管控的方向,助力海岸带经济社会可持续发展。

1 基础概念框架

1.1 海岸带的基本概念

1.1.1 海岸带的定义

海岸带是海洋与陆地相互作用的过渡地带[6-7]。它是一个动态的、狭长的,同时受陆地和海洋过程影响的自然地理单元,这一认知在不同的专业领域、组织、国家都能达成共识。不过,海岸带的重心是陆海兼有,或是侧重于海陆的某一边,仍然存在一些分歧。有些观点以海域为海岸带的重心:美国的《海岸带管理法案》指出“海岸带是指沿海各州的沿岸水域以及与之有着强烈相互作用的沿海陆地,包括岛屿、河海过渡区、潮间带、盐沼、湿地和海滩”[8];特立尼达和多巴哥共和国的海岸带系指“延伸至专属经济区外部界限的所有海域,同时包括海岸线和沿海的土地,即在高潮水位线以上的陆地——这些陆地会影响沿海水域的水质或成分,或因靠近沿海水域而在某种程度上受到影响”[9]。也有学者强调陆地部分才是海岸带的重心所在:Short[10]认为“海岸带是受海洋作用影响的陆地表面的一部分,它起自潮汐、波浪和风成沙丘对陆地影响的上限,向海延伸至波浪与海底发生显著相互作用之处”;Barros 等[4]认为“海岸带是指在生物物理方面受到海洋直接和间接影响的领土”。

关于海岸带的认知重点,逐渐从自然地理实体向生态系统健康和经济社会发展重地转变。例如,Lawson[11]认为,海岸带指的是位于陆地和水域交界、人口稠密、具有重要经济意义的地区;由于海岸带的化学、生物和地质等属性经常发生变化,所以海岸带是一个动态的、而不是由边界所框定的区域。

1.1.2 海岸带的范围

海岸带是一个狭长的地带,可以将海岸线视为其轴线,则全球海岸带的长度大概是106km量级[12-13]。但是,海岸带的横向范围,即垂直海岸线向陆和向海的界限,却是一个见仁见智的问题。海岸带海洋陆地交互作用项目(LOICZ,Land-Ocean Interactions in The Coastal Zone)在框定海岸带范围时,考虑过以下因素:①淡水径流与流域面积,②陆架宽度,③潮差,④海岸带浮游植物浓度和叶绿素浓度,⑤6 月和12 月的海洋表层温度,⑥海岸带高程与水深,⑦海岸物理海洋状况,⑧海岸带社会经济状况[14]。一般而言,海岸带的陆向边界容易确定,无论是自然地理实体(入海河流的流域)、海洋动力影响(波浪、潮汐、风暴潮等影响陆地的界限)、行政区划(沿海行政区管辖范围)或人为指定的距离,都易于界定和量算。相比之下,海洋浩瀚而无际,海域的开放性与海水的遮蔽效应使得海岸带的海向边界难以捉摸[12]。

以下介绍不同专业和行业对海岸带范围的认识。

(1)海岸地貌学视角。我国国家标准《海洋学术语 海洋地质学》[15](GB/T 18190-2017)定义的海岸带范围上限起自现代海水能够作用到陆地的最远界,下限为波浪作用影响海底的最深界,或现代沿岸沉积可以到达的海底最远界限(图1)。上文中Short[10]的观点也是从典型的海岸地貌动力学视角给定了海岸带范围。

(2)广义的海陆界面系统视角。LOICZ 建议海岸带的海洋界限为大陆架边缘,相当于涵盖了水深200 m 以浅的海域,但是海岸带的陆地界限却不易确定,有四个候选方案[14]:①以200 m等高线为界,与200 m 等深线遥相呼应;②自海岸线向陆方向人为划定某一距离;③以向陆方向的地面坡度拐点连线为界;④在河口区域,以咸水的入侵范围为界。其中,方案②常见于海岸带综合管理实践,并在服务于海岸带管理的资源调查和空间规划等工作中有所体现。

(3)海岸带资源调查视角。1980-1985 年开展了全国海岸带和海涂资源综合调查,调查范围从海岸线向陆侧延伸10 km,向海延伸至10~15 m等深线[16]。21世纪初,“我国近海海洋综合调查与评价专项”确定的海岸带调查范围以潮间带为主,陆域自海岸线向陆延伸1 km,向海延伸至海图0 m线[17]。

(4)海岸带立法视角。海岸带立法一般服务于海岸带一体化管理,该视角下的海岸带范围具有如下特点:海岸带空间具有抽象而明确的法律地位和功能,但是具体的空间范围,尤其是向陆地延伸范围却待定。美国《海岸带管理法案》规定“海岸带从海岸线向内陆延伸的范围仅限于对沿海水域产生直接和重大影响的海岸陆地,以及可能受海平面上升影响或易受海平面上升影响的地理区域”。我国海南省的海岸带具体范围为“根据海南省海岸带综合保护与利用规划确定”。

在实际操作中,常常见到混合使用多种判据来划定海岸带范围。Ray等[18]采用如下方案来定义海岸带边界:①向陆边界为(a)天文潮汐影响的内陆范围,或(b)海洋气溶胶穿透大气边界层的内陆极限,以较大者为准;②向海界限由(a)大陆架的外部范围(约200 m 水深),或(b)领海外部界限而定,以较大者为准。美国佛罗里达州全部陆域都纳入海岸带范围,海域范围较小。我国浙江省海岸带规划范围则包括沿海县(区)的陆域以及直至领海外部界限的海域,较美国佛罗里达州而言,海陆的比重互换了(图2)。

图2 美国佛罗里达州(a)与我国浙江省(b)的海岸带范围

1.2 分类的基础知识

分类是人类最基本的认知能力之一,是根据客观世界的元素(如客观物体、事件或思想)的特征、属性和关系,将其组织和划分为不同层级的类别的思维过程。分类过程有两种基本方法,第一种方法是基于差异的识别,第二种方法是基于相似性的识别。基于差异的识别,一般是自上而下进行分层,可以把不同的对象分开;基于相似性的分类,一般是自下而上进行聚类,可以把相似的元素聚在一起。

分类具有3个要素:母项,即被划分的对象;子项,即划分后所得的类概念;根据,即划分的标准。分类的原则是不重复、不遗漏、标准统一[19]。

美国教育家哲学家约翰·杜威(John Dewey)认为 “知识就是分类”(All knowledge is classification)。分类对思维和交流的益处很多:

(1)认识世界,减少重复学习:若无分类则无法认识事物,也难以与人交流;对于同一分类层级的对象而言,不必重复学习便能认识同类对象。

(2)一致性和标准化,提高沟通效率:分类确保了信息表达的一致性和标准化,有了预定义的类别和分类方案,就更容易在信息分类和描述方面建立一致性;这种一致性增强了不同系统和受众之间的通信效率,只需有共识的命名和概念便可以准确而快捷地了解其属性和特征。

(3)帮助知识保存与信息检索:将客观世界的信息组织到有意义的类别中并确定它们之间的关系,可以使维护和存档知识变得更加容易;用户也可以通过基于属性的过滤器来快速定位特定信息,从而简化了搜索过程,节省了查找所需知识的时间和精力。

(4)促进知识发现与创新:有效的知识分类系统以结构化的方式组织信息并突出显示不同知识项之间的关系,可以更容易地识别模式、趋势,从知识项的联系来预测新的知识生长点。

2 海岸分类方案

由于地质构造背景、岩石与沉积物性质、海平面变化过程、气候环境、海岸动力、生态与生物等方面的差异,全球的海岸带形态万千,面貌各异。迄今为止,制订一套统一、无所不包且为所有人接受的海岸分类方案仍是无解的问题[20]。不仅如此,由于海、陆生态系统的巨大差异,海岸带分类也不应采用与陆地分类相同的方法[21]。

2.1 19世纪至20世纪中叶的分类方案

地球科学是一门实践性很强的科学,对地球系统的认识离不开对地表现象的观测和数据的积累以及对观测数据的分析和解释。早期的海岸分类方案囿于观测的时空尺度有限、对地球系统多圈层耦合过程的理解不深,具有分类层级简单、母项常有遗漏、子项多见重叠的特点,分类体系不够全面。李希霍芬(Ferdinand von Richthofen)在19 世纪末提出的海岸分类方案(表1)是其中的典型[22],他从三个角度(形态、构造运动、海岸切割成因)分别划分了三套海岸类型,但是三套方案仅有一级分类,每一套方案的子项都不完整,而三套方案之间并不存在层级和递进关系。例如,李希霍芬从构造运动的角度划分出5 种海岸,但是这5 种类型并非一致的观察视角:纵岸与横岸(或斜交岸)反映了陆地构造脊线与区域海陆界线总体走向的几何关系,下沉盆地的凹岸考虑的重点是构造的垂向运动,而桌状和块状地区的中性岸则同时考虑了构造单元的形态与垂向运动。此外,李希霍芬也没有注意到空间尺度对于识别海岸类型的影响。从图3 很容易推论,普通人站在海边也能当场识别出陡峻海岸、有陡崖的滨岸海滩等类型,但是至少要观察101~102km量级的海岸线之后,才能对里亚斯(Rias)海岸作出判断。李希霍芬的划分方案反映了当时的海岸地貌学研究存在两方面的局限性:①野外观察的基本材料积累不足,以至于遗漏了很多重要且有特色的海岸类型;②尽管当时林奈的生物学分类方案已经问世一百多年,但是地学界尚未得到自上而下、分层递进、划分清晰的分类学“真传”。

表1 李希霍芬(1886)海岸分类方案(转引自文献[22])

图3 李希霍芬海岸分类方案提及的几类海岸示例

美国地貌学家约翰逊(D W Johnson)的工作是继李希霍芬之后值得关注的另一项早期海岸分类方案,该方案具有两方面的进步[23]。首先,约翰逊认为海岸的成因非常重要,并把海岸的垂向运动作为成因分类的基础,从而区分出上升海岸、沉溺海岸、中性海岸和复式海岸;其次,约翰逊细化了海岸分类的层级。举例来说,在中性海岸大类里,根据物质来源和塑造海岸的主要动力(可以视为次要的海岸成因),又可以细分出三角洲海岸、冲积平原海岸、冰碛平原海岸、火山海岸、珊瑚礁海岸等二级类型。以成因为抓手,按不同成因要素的重要性从高到低进行海岸类型的分层划分,这一思路深刻地影响了后来学者的相关研究。约翰逊的另一个贡献在于,他是较早提出海岸带具有横向分带性的学者之一[24],以砂质海岸为例,自陆向海划分为海岸、海滨、滨面和滨外。

谢帕德(Francis Parker Shepard)是美国最早从事海洋地质研究的科学家之一,他的海岸分类方案贯彻了成因主导的思路,从现代海平面确立时间起,首先按海岸轮廓切割的原因将海岸分为两大类:原生海岸和次生海岸[25](表2);其次,原生海岸与次生海岸都可以根据切割性质划分出侵蚀岸和堆积岸,而原生海岸还有构造和火山两类成因;最后,将外动力地质作用作为划分三级海岸类别的主要依据。例如,原生侵蚀海岸由坡面水流塑造为沉溺峡谷(里亚斯海岸),由冰川塑造为峡湾海岸;原生堆积海岸有冲积、冰碛、风尘堆积和生物促淤(红树林海岸)等不同类型。对于谢帕德方案的批评主要来自两方面,一是静态的观察视角未能反映海岸发育的动态过程。King[26]质疑道:经过海洋动力充分改造后,原生岸可以转为次生岸,但是我们无从得知这一质变发生的精准时间。另一方面的批评来自他对部分海岸类型的成因有误判。Finkl[20]认为,红树林海岸显然是次生的海积成因,不应该划入原生陆积成因。谢帕德后来部分修改了自己的海岸分类方案,将生物成因海岸归入次生海岸大类,并细分出珊瑚礁、牡蛎礁、红树林和盐沼等三级类型[27]。

表2 Shepard于1948年提出的海岸分类方案[25],随后进行了一些调整[27]

苏联学者列昂捷夫略晚于谢帕德提出了海岸分类体系[22],共有四级分类、29 个细目(表3)。该方案受到成因分类的影响,也有自己鲜明的特色。列昂捷夫特别强调“海岸演化的最重要的因素是波浪和激浪”,位居其次的是河流、海洋热力和某些生物作用,而“其他的海岸形成因素仅在某种程度上使上面列举的海岸过程的表现变得复杂化……并不造成特殊的海岸形态。”列昂捷夫对于上述四类外动力地质作用塑造现代海岸形貌之重要性表现得相当激进,而没有考虑原始海岸线的切割原因,以至于一一否定了构造、岩性、火山等内动力地质和冰川、风成等外动力地质对海岸分类的意义。由此,海洋波浪作用的产物为一级分类的“正常发展型海岸”,而河流、海洋热力和生物作用的产物构成另一大类“复杂发展型海岸”。列昂捷夫分类方案的第二个特点是给予寒带和冰冻圈的海岸以较高的分类层级,即“在海水的热力作用对永冻层和冰块的影响下形成的海岸”,这个关注点既体现了苏联的自然环境特点,也丰富了全球海岸多样性的认识。值得赞赏的是,列昂捷夫方案识别了两类生物成因的海岸——珊瑚礁岸(动物)与芦苇岸(植物)。列昂捷夫特别指出,他的分类体系是为小比例尺的海岸专题制图服务的,因此在分类指标方面有所取舍;但是,分类的目的是“指出海岸类型的发展过程和不同类型之间的成因关系,识别现代海岸动态的主要控制因素”[22],这一观点无疑具有重要的借鉴意义。

表3 列昂捷夫于1956年提出的海岸分类方案[22]

2.2 20世纪中后期的分类方案

20 世纪60 年代,板块构造理论给地质学带来一场根本性的革命。在板块构造理论的启发下,Inman 和Norstrom[28]重新审视了海岸带的空间尺度,认为控制海岸形貌的因素可以按空间尺度分为三级:Ⅰ 板块构造,Ⅱ 外动力地质,Ⅲ 海岸地貌(表4)。据此可以给出海岸带的两种定义:广义的海岸带(coastal zone)包括Ⅰ级(滨海平原、大陆架及陆架海域)和Ⅱ级(大型海湾、河口、潟湖、海岸沙丘、河口和三角洲等)要素,狭义的海岸带(shore zone)由Ⅲ级要素控制。以海滩为例来考察狭义海岸带的空间尺度,海滩是波浪和波致海流与陆地和径流这一组地貌动力因素相互作用的产物,大概覆盖了从海滩上界到闭合深度的空间范围。

表4 Inman和Nordstrom甄别的海岸分类三级要素及其空间尺度[28]

为了便于这一套分类体系的运用,Inman 和Norstrom 建议用陆架宽度与海岸地形的组合来大致描述海岸的板块构造背景与外动力作用,包括:(1)山地海岸;(2a)窄陆架-丘陵海岸,(2b)窄陆架-平原海岸;(3a)宽陆架-平原海岸,(3b)宽陆架-丘陵海岸;(4)三角洲海岸;(5)珊瑚礁海岸;(6)冰川海岸[28]。以山地海岸为例,其内涵是:大陆架宽度<50 km,沿海山脉高300 m 以上;海岸地貌以基岩海岸、陡崖地形为突出特征,偶见岬湾海滩;随着板块碰撞的停止和侵蚀循环的成熟,山地海岸将逐渐演变为丘陵海岸。Inman和Norstrom[28]对海岸分类工作的贡献有三方面:(1)注重海岸带的空间尺度,定义了广义和狭义两种尺度的海岸带,并把50 km 作为宽、窄大陆架的分水岭;(2)把板块构造作为海岸类型的首要控制因素,提出了无盲区的全球性海岸分类方案;(3)统计了不同类型的海岸(线)长度。

20 世纪下半叶,随着地球观测与实验分析技术的进步,人类对海岸带的认识日趋深化,中国学者沈锡昌[29]提出的海岸分类方案值得关注(表5)。他认为海岸分类的实质是动力成因,全球海岸可分为外动力海岸和内动力海岸两大类;塑造外动力海岸的主要有水动力、生物、冰冻等三种,分别形成水动力海岸、生物海岸、冰冻海岸三类二级海岸,它们在全世界的分布具有纬度地带性;内动力海岸分布局限,主要见于板块碰撞边界等处,可分为断层海岸、地震海岸、火山海岸三类二级海岸。该方案进一步根据岩性划分出16 类三级海岸,根据形态划分出31 类四级海岸。我们注意到,沈锡昌和列昂捷夫的两套分类方案在形式上比较一致,即分类的代码层次清晰,每一级的代码统一顺序排列而绝无重复。相较而言,欧美学者的分类方案在形式和代码方面比较自由。这一区别可能体现了苏德学派与欧美学派在治学方面的差异。

表5 沈锡昌于1991年提出的海岸分类方案[29]

此外,我国绵长的海岸线和丰富的沉积物供应,使得中国的泥质海岸带、即潮滩的研究得到关注。就自然状态而言,江苏平原海岸的潮滩自陆向海可分为:①草滩(湿地),②泥滩,③泥-粉砂滩,④粉砂-细砂滩[30]。这一总结丰富了关于潮滩的科学认识。

2.3 系统论指导下的综合分类方案

海岸分类的研究,在个体学者基于自由学术探索的成果以外,学术共同体也非常关注。例如,国际地理联盟(IGU)曾经资助地貌学测绘方法论研究长达数十年之久,并推动了各种尺度的地貌分类方案的进展。通过此类研究,相关学者达成以下两点重要共识[20]。

(1)由于海岸地貌的成因具有复杂性,一个普适的、完整的海岸分类系统必须考虑到“横跨海岸”的变化和“沿海岸走向”的空间范围。换言之,海岸分类既不是海岸线类型的划分,也不是海陆交界地带的陆域特征的区划,而是需要考虑沿海岸高于和低于当前海平面的相当广泛的空间范围进行综合分类。

(2)新的海岸分类系统除了要全面统一外,还需要具有开放性,以便根据需要和形势的变化添加新的条目和信息。

学术共同体的努力加深了海岸带的物质组成、地形地貌、动力过程及诸因素相互作用的认识,促成了一个综合性海岸分类框架,Finkl[20]对此框架进行了详尽的介绍。整个综合性海岸分类框架有6 个维度:Ⅰ岩性,Ⅱ年龄,Ⅲ板块构造与气候带,Ⅳ地形,Ⅴ地貌,Ⅵ微地貌;每个维度各自细分为2至4层,这些维度和细分的层级带有不同的时间尺度和空间尺度的内涵。可以把每个维度的分级分类结果视为一张网(表6),那么所有6 个维度的网结合在一起,就构成了多维的海岸分类谱系。

表6 综合性海岸分类框架之岩性维度的细分方案[20],可用于任何空间尺度的海岸类型命名的修饰词

与以往的分类系统不同,综合性海岸分类框架并未给出逐级的命名,而是重点去识别影响海岸带景观的各类要素的相对重要性,并将其与一定的时空尺度关联,因此它更像是一系列描述性的、半定量的修饰词搭建的谱系。根据研究工作需要和成果制图比例尺,可以比较自由地选择定名结果的层级与组合,该层级与组合具有物质组成、时间-空间尺度、地形地貌特征的内涵(图4)。

图4 综合性海岸分类系统应用举例——美国佛罗里达州东南沿海某海滩

3 讨论

3.1 海岸带的空间尺度

以上概略回顾了中外学者在海岸分类的思路与方案方面的研究进展。需要指出,虽然在讨论海岸分类,其实研究对象是海岸带,所以海岸分类要以海岸线为中心线,同时兼顾受海洋影响的陆地边缘,以及受陆地影响的部分浅海水域。早期的海岸分类方案的确是站在陆地来观察的视角,随着资料的积累、视野的开拓(得益于遥感技术)和认识的深入,越来越多的学者和学术共同体认识到海岸带具有海陆交互作用的特点,因而海岸分类要考虑垂直海岸线的一定空间跨度,而不能仅仅依赖海岸线的特征,或依赖潮汐和波浪影响到的范围。另一个共识是,具体的海岸带范围要视研究的对象及研究的手段综合研判,要因事因地而异,不必拘泥或强求形式上的统一。

理论指导与具体操作可能存在一定的脱节。美国海岸带管理法律规定“海岸带从海岸线向内陆延伸的范围仅限于对沿海水域产生直接和重大影响的海岸陆地”,Pernetta 和Elder[31]认为这个定义如何执行是有困难的。例如,即使离海岸相当远的内陆发生的过程和活动也可能对沿海环境产生重大影响——密西西比河和尼罗河三角洲的海岸线衰退和侵蚀是由于内陆大坝建设和调水改变了三角洲的淡水、沉积物和营养盐收支;但是,若就此将海岸带向陆一侧的范围扩大到大型河流的全流域,也是不现实的[31]。

还可以从另外一个视角来审视海岸带的海陆界限。海岸带陆海相互作用主要通过物质的输运和能量的传递而实现,这一理念或多或少体现在已有海岸带的定义,不过仍侧重于陆地对海洋的影响。如我国的国家标准认为海岸范围的下限可以放在“现代沿岸沉积可以到达的海底最远界限”,狭义的海岸带定义将向海界限划在波浪作用于海底沉积物的起始点[15]。更准确而细化的观察会发现,陆地对海洋的影响主要体现在物质输出,如淡水、沉积物、营养盐和污染物,而海洋对陆地的影响主要表现为能量的传递,如波浪、潮汐,甚至台风等极端天气[32]。2021 年“7·20 郑州特大暴雨”、2023 年京津冀特大暴雨,均缘于副热带高压系统与远程台风的角力,导致水汽输送在特定的地形条件下耦合而成的气象灾害事件[33]。统计1949 年以来影响中国的台风路径[34-35],仅观察中国大陆地区可知,台风登陆后中心风力8级到达地点的包络线几乎影响粤、闽、浙、沪、苏全境及桂、赣、皖、鲁、辽大部;即使是强达12 级的台风,登陆后仍然波及浙江全境、闽粤大部及桂沪两地(图5)。从防灾减灾的角度来看,将海岸带规划的陆域研究范围界定为“沿海县级行政区(含不设区的地市级行政区)管理陆域”是远远不够的,这是因为,台风带来的暴雨和大风等灾害,并不是普通的气象灾害理论能解释和防御的。反观美国佛罗里达州,将全境郡(县)均划入海岸带范围(参见图2(a)),是有其可取之处的。

3.2 海岸分类的趋势——综合与细化

海岸带分类工作是为了更好地认识、利用、保护海岸带的资源,促进海岸带人与自然和谐共存。目前,我国的自然资源管理已经在行政体制上统一,正在推行国土空间规划“一张图”建设,即以GIS 技术为支撑,采用国家统一的测绘基准和测绘系统,以分类的自然资源调查监测数据为基础,整合各类空间关联数据,以全国统一的国土空间基础信息平台为基础载体,建设从国家到市县级、可层层叠加打开的国土空间规划实施监督信息系统。在此背景下,沿海各地各级政府也在推进海岸带保护与利用综合规划工作,规划成果展示及其执行过程的监督和效益评估同样离不开“一张图”。从计算机技术与地理信息科学的角度来看,基于分类数据、空间关联、分层展示的原则,“一张图”的数据容量与展示效果有无穷的可能性。但是,作为一张图的用户,人的感知能力和信息接收渠道的通畅仍然倾向于实物的平面图载体所能容纳的内容。传统的地图很少能全面地展示其空间范围内的全部地物类别,且仅对单一属性进行地图综合的话,会丧失空间和分类的精确度。此类问题在海岸分类工作中也经常遇到。在这个意义上,就海岸带资源的认识和管理而言,综合与细化是有着较长历史且将继续得到发扬的两个趋势。

就综合趋势而言,美国与澳大利亚付诸实践的“海岸土地系统(Coastal Land System)”与中国的“海洋功能区”分别是海岸带分类工作在陆地与海洋两个模块的代表。每个简单的海岸土地系统都包含一组密切相关的地貌单元,它们有统一而相关的成因,从而在地理上共存;海岸土地系统的景观也表现出相同的空间关联性[20,36]。海洋功能区是根据海洋开发利用的需要,按照海洋的自然属性、又兼顾海洋的社会属性,按照一定的海洋功能标准划分的海域单元[37-38](图6)。无论土地系统还是海洋功能区,都能用最低限度的命名信息把一定空间范围的陆域或海域的成因类型、景观特征、资源禀赋突出地传递给受众。新时期的海岸带保护与利用综合规划,在技术上建设数字化“一张图”的同时,可以考虑进一步提升陆海一体的“海岸带主体功能区”研究。

图6 某地海洋功能区类型与分布示意图

就细化趋势而言,面向海岛、珊瑚礁海岸等特殊的海岸带生态系统[40-42],面向海湾、海滩、海崖等海岸带特色地貌系统[43-44],面向土地利用、滨海湿地、海岸线[45-49]等管理需求的专项分类也有大量研究。其中,滨海湿地是指低潮时水深不足6 m的水域及其沿岸浸湿地带[50],与海岸带的空间范围有较多的重合,对滨海湿地分类方案进行讨论,有助于海岸带分类方案的深化和优化。公开出版物展示的中国滨海湿地类型一般是12 种,彼此呈并列地位,其实内含三个层次的划分标准:海岸带环境特征,水深与潮汐影响,植被盖度(表7)。首先以抽象的海岸带环境特征分成河口-三角洲、典型滨海生态系统和普通海岸带环境三大类,后两者又可以根据水深和主要生物群落进一步细分。例如,浅海水域与潮下水生层有共同的水深范围,区别在于植被盖度;潮间淤泥海滩与潮间盐水沼泽有相同的水深范围和海岸带沉积物基础,前者植被少或无,而后者植被盖度超过30%。

表7 我国第二次湿地调查滨海湿地类型划分方案*

3.3 人类活动影响与人工海岸分类

当代全球的人口、经济与产业向沿海集聚是不争的事实。1950-2018 年全球城镇化水平年增长率为3%[51],而同期沿海地区的城镇化水平的增长速度是其4.5 倍[52]。人类终究是陆基动物,随着人口的增长,保护沿海的生产、生活与休闲空间变得越来越重要,带来海岸防护需求的增加,许多城市50%以上的海岸线都已硬化[51],即人工岸线占比越来越多(图7)。1971 年,加利福尼亚全长1 760 km 的海岸线中仅有2.5%有人工护岸;到2018 年,硬化海岸线达到全州海岸线的13.9%,即47年间增长了5.5倍[53]。中国更不例外,且变化更快、幅度更大。研究显示,中国大陆的自然岸线长度由20世纪40年代初期的1.48万千米下降至2014 年的0.65 万千米,而同期人工岸线的长度则由0.33 万千米上升至2014 年的1.32 万千米,占比超过2/3[54]。

图7 人工海岸构筑物与自然海岸景观对比(引自文献[55])

虽然人工岸线长度及比例快速增长,但是我们注意到,海岸分类体系的研究仍然是以自然界的物质、动力、能量为重点,人工海岸在海岸带分类体系中的研究并未得到相应的重视[49,56]。具体而言,人工海岸的分类分级研究,面临三方面的挑战。

首先是人地关系的理念滞后于社会经济的发展。在绝大多数情况下,自然面貌的海岸带是在可观的时间尺度、由环境动力对陆地和海底的物质进行塑造的结果,具有朴素意义上的动态平衡和调整反馈机制。人工海岸不同,主要是过去数百年,甚至是二战之后数十年时间里建造的,钢筋水泥砌石的人工海岸带刻有“人乃万物之灵”“人定胜天”的乐观情绪。任美锷先生由香港海岸带的开发与管理引发的感慨高度概括了这一认识过程:“过去,技术水平较低,人类屈从于自然的恩赐,自然条件对人类活动影响较大。在科学技术发达的今天,人类完全有能力可以改造自然,以满足社会、经济发展的需要。”[57]在全球变化的今天,人类开始反思人与自然的关系,退堤还海、与大自然共筑(Build With Nature)、绿色海堤[58]等理念和实践也有星火之为,却未成燎原之势。同时,我们对自然的海岸带已经在时空尺度、形貌、生态等视角形成了一些观察定势,但是人工海岸却相对而言处于不断的变化之中,况且不同国家、地方、企业、社区对于海岸带的行为和认知也远未达成共识。因而,形而上的人地关系理念与形而下的人工海岸嬗变,使得人工海岸的分类分级研究远未达到成熟之境。

其次,在方法论层面,人类作为新兴的地球环境动力,尽管已经全方位、深刻影响了地球的面貌和过程[59-61],但是如何将人类活动定量化、并把它们结合到现有的地球系统模式中去,仍然是地球科学界面临的挑战[62]。当我们一边观察海岸带各种人工硬化构筑物(图7),一边审视综合的海岸带分类体系[20](表6、图4),很难用描述大自然的物质材料、持久性与抗风化能力、水动力兼容性、地貌特征等自然属性的参数和形容词将形形色色的人工海岸构筑物纳入其中。目前来看,人类活动主要从海岸动力作用环境和沉积物供应条件两方面影响海岸带系统状态,需要持续深入的研究和探讨[32,49];而人工海岸的特殊性,至少可以在海岸带类别体系里增加人工建造和人工改造两个新的大类,再进一步细化。

最后,在价值观层面,观测事实和研究表明,选择硬质人工构筑物保护其后方的房屋、基础设施和开发项目,其实是选择了直接牺牲堤前的潮间带及其生态系统[53]。科学家已经意识到,以海堤为代表的人工海岸能够保护海岸陆地的开发活动免受侵蚀危害,然而,人工岸线切断了原本陆海一体的海岸带物质循环和生态系统路径,导致“海岸挤压”,使得海岸带的潮间带部分变窄、下蚀,并最终带来海岸侵蚀后退、海岸带生态系统功能丧失的长期影响[55,63]。但是,对于城市建设和沿海开发的政府部门、企业主体及社区居民来说,无论是承认当初的设计施工缺乏长远谋划,还是在数年数十年的沉没成本之下选择撤、移、退,都是相当困难的。社会需求相对不足,也影响科研人员对人工海岸分级分类研究的热情与投入。

4 结语

海岸带的分类研究是一个复杂且多维的领域,涉及物质、能量、形态、时间等自然因素和人为因素的复杂交互,具有重要的科学和实际意义。越来越多的学者和学术共同体认识到海带岸具有海陆交互作用的特点,因而海岸分类要考虑垂直海岸线方向的空间跨度,而不能仅仅依赖海岸线附近的局部特征。另一个共识是,具体的海岸带范围要视研究的对象及研究的手段综合研判,要因事因地而异,不必拘泥或强求形式上的统一。

早期海岸带分类研究深受研究者的资料积累与视野的限制,具有“从陆地看海洋”的特点,以地理区位、地貌形态等直观要素为分类的基础。随着观测手段的精进,科学认识的提升,开发利用的深化,学者们逐渐提出了全球范围内涵盖多维要素(物质、时间、构造与气候地带性、地形地貌等)的综合性海岸分类体系,并将海岸分类的认知向综合性和细致性两个方向拓展。

随着人口、产业、城市向海岸带集中,人类活动对海岸的影响日益加强,人工岸线长度及比例快速增长,但是人工海岸在海岸带分类体系中的研究并未得到相应的重视。这一现象的原因可能有三点:①人地关系理念的转变尚未体现为充分的研究;②人类活动的定量表达仍然是相关研究的难题所在;③在全球变化的背景下,人口和财富的集中使得人工海岸的发展陷入进退两难的境地,造成人工海岸分类体系的研究仍未达到天时、地利、人和的最佳时机。

海岸带分类研究不仅有助于深化对海陆交互地带自然生态系统的理解,还为社会经济发展提供了关键数据和智力支持。通过开展海岸分类工作,我们能够更好地理解和管理海岸带的多样性和变化,实现可持续发展的目标。

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