賈建軍,于謙,高抒
(1.華東師范大學 海洋科學學院 河口海岸學國家重點實驗室,上海 200241)
(2.南京大學 地理與海洋科學學院 海岸與海島開發教育部重點實驗室,江蘇 南京 210023)
生命起源于海洋。從海洋里登陸的生命繁衍進化,造就了世間千姿百態的生物多樣性。人類雖然暫居進化樹的優勢地位,但是陸基生活的習性難掩體液里原始海洋的離子成分,也同樣難抵海洋的誘惑。舟楫之便,漁鹽之利,使得海岸帶地區一直是人類生產生活的優選之地。地理大發現時代,聯系海上航線的港口促進了貨物的交易、文化的交流、物種的擴散,成為陸地資源的匯聚所和海上交通的橋頭堡。工業革命時代之后,產業的細化、人口的遷移、資源與產品的流通、信息與資本的匯聚,使得海岸帶逐漸成為世界城市、產業、人口的重地。海岸帶不僅提供了生產和生活的空間,還具有供給(漁獲、海砂)、支持(支撐動植物生長繁育)、調節(消能、減災、凈化、固碳)、文化(旅游、休閑、審美、科研)等生態系統服務功能。目前,世界上約有40%的人口居住在距海岸線100 千米以內,其中10%的人口居住在海拔10 米以下的低地海岸[1]。在歐盟,大約42%的總人口居住在沿海地區[2]。
與工業革命同步的是全球變暖、海平面上升(SLR,Sea-Level Rise),造成低洼地帶淹沒,生態系統變遷,沿海防護工程功能降低,加劇風暴潮、濱海城市洪澇、海岸侵蝕、海水入侵、咸潮等災害[3]。今日世界多數低地海岸區域都面臨海平面上升的風險,全球500 萬人口以上的大型城市當中,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]。與此同時,以中國為代表的一些沿海國家正在快速發展,城市化進程推動著人口向沿海轉移,相對來說新興國家沿海城市的防災減災措施要滯后于經濟和社會的發展速度,意味著海平面上升將對更多的沿海居民造成財產和生命的威脅[5]。
在當前形勢下,對海岸的分類進行回顧和展望,一方面可以沿著人類社會發展的時間脈絡重溫科學、管理、規劃、立法等各界對海岸帶認識的深化與細化過程,有助于加深對海岸帶本質及其分布規律的認識;另一方面也有助于總結海岸帶開發利用的得失,針對全球變化和世界發展的大趨勢,調整海岸帶認知的重點和開發利用與管控的方向,助力海岸帶經濟社會可持續發展。
1.1.1 海岸帶的定義
海岸帶是海洋與陸地相互作用的過渡地帶[6-7]。它是一個動態的、狹長的,同時受陸地和海洋過程影響的自然地理單元,這一認知在不同的專業領域、組織、國家都能達成共識。不過,海岸帶的重心是陸海兼有,或是側重于海陸的某一邊,仍然存在一些分歧。有些觀點以海域為海岸帶的重心:美國的《海岸帶管理法案》指出“海岸帶是指沿海各州的沿岸水域以及與之有著強烈相互作用的沿海陸地,包括島嶼、河海過渡區、潮間帶、鹽沼、濕地和海灘”[8];特立尼達和多巴哥共和國的海岸帶系指“延伸至專屬經濟區外部界限的所有海域,同時包括海岸線和沿海的土地,即在高潮水位線以上的陸地——這些陸地會影響沿海水域的水質或成分,或因靠近沿海水域而在某種程度上受到影響”[9]。也有學者強調陸地部分才是海岸帶的重心所在:Short[10]認為“海岸帶是受海洋作用影響的陸地表面的一部分,它起自潮汐、波浪和風成沙丘對陸地影響的上限,向海延伸至波浪與海底發生顯著相互作用之處”;Barros 等[4]認為“海岸帶是指在生物物理方面受到海洋直接和間接影響的領土”。
關于海岸帶的認知重點,逐漸從自然地理實體向生態系統健康和經濟社會發展重地轉變。例如,Lawson[11]認為,海岸帶指的是位于陸地和水域交界、人口稠密、具有重要經濟意義的地區;由于海岸帶的化學、生物和地質等屬性經常發生變化,所以海岸帶是一個動態的、而不是由邊界所框定的區域。
1.1.2 海岸帶的范圍
海岸帶是一個狹長的地帶,可以將海岸線視為其軸線,則全球海岸帶的長度大概是106km量級[12-13]。但是,海岸帶的橫向范圍,即垂直海岸線向陸和向海的界限,卻是一個見仁見智的問題。海岸帶海洋陸地交互作用項目(LOICZ,Land-Ocean Interactions in The Coastal Zone)在框定海岸帶范圍時,考慮過以下因素:①淡水徑流與流域面積,②陸架寬度,③潮差,④海岸帶浮游植物濃度和葉綠素濃度,⑤6 月和12 月的海洋表層溫度,⑥海岸帶高程與水深,⑦海岸物理海洋狀況,⑧海岸帶社會經濟狀況[14]。一般而言,海岸帶的陸向邊界容易確定,無論是自然地理實體(入海河流的流域)、海洋動力影響(波浪、潮汐、風暴潮等影響陸地的界限)、行政區劃(沿海行政區管轄范圍)或人為指定的距離,都易于界定和量算。相比之下,海洋浩瀚而無際,海域的開放性與海水的遮蔽效應使得海岸帶的海向邊界難以捉摸[12]。
以下介紹不同專業和行業對海岸帶范圍的認識。
(1)海岸地貌學視角。我國國家標準《海洋學術語 海洋地質學》[15](GB/T 18190-2017)定義的海岸帶范圍上限起自現代海水能夠作用到陸地的最遠界,下限為波浪作用影響海底的最深界,或現代沿岸沉積可以到達的海底最遠界限(圖1)。上文中Short[10]的觀點也是從典型的海岸地貌動力學視角給定了海岸帶范圍。
(2)廣義的海陸界面系統視角。LOICZ 建議海岸帶的海洋界限為大陸架邊緣,相當于涵蓋了水深200 m 以淺的海域,但是海岸帶的陸地界限卻不易確定,有四個候選方案[14]:①以200 m等高線為界,與200 m 等深線遙相呼應;②自海岸線向陸方向人為劃定某一距離;③以向陸方向的地面坡度拐點連線為界;④在河口區域,以咸水的入侵范圍為界。其中,方案②常見于海岸帶綜合管理實踐,并在服務于海岸帶管理的資源調查和空間規劃等工作中有所體現。
(3)海岸帶資源調查視角。1980-1985 年開展了全國海岸帶和海涂資源綜合調查,調查范圍從海岸線向陸側延伸10 km,向海延伸至10~15 m等深線[16]。21世紀初,“我國近海海洋綜合調查與評價專項”確定的海岸帶調查范圍以潮間帶為主,陸域自海岸線向陸延伸1 km,向海延伸至海圖0 m線[17]。
(4)海岸帶立法視角。海岸帶立法一般服務于海岸帶一體化管理,該視角下的海岸帶范圍具有如下特點:海岸帶空間具有抽象而明確的法律地位和功能,但是具體的空間范圍,尤其是向陸地延伸范圍卻待定。美國《海岸帶管理法案》規定“海岸帶從海岸線向內陸延伸的范圍僅限于對沿海水域產生直接和重大影響的海岸陸地,以及可能受海平面上升影響或易受海平面上升影響的地理區域”。我國海南省的海岸帶具體范圍為“根據海南省海岸帶綜合保護與利用規劃確定”。
在實際操作中,常常見到混合使用多種判據來劃定海岸帶范圍。Ray等[18]采用如下方案來定義海岸帶邊界:①向陸邊界為(a)天文潮汐影響的內陸范圍,或(b)海洋氣溶膠穿透大氣邊界層的內陸極限,以較大者為準;②向海界限由(a)大陸架的外部范圍(約200 m 水深),或(b)領海外部界限而定,以較大者為準。美國佛羅里達州全部陸域都納入海岸帶范圍,海域范圍較小。我國浙江省海岸帶規劃范圍則包括沿海縣(區)的陸域以及直至領海外部界限的海域,較美國佛羅里達州而言,海陸的比重互換了(圖2)。

圖2 美國佛羅里達州(a)與我國浙江省(b)的海岸帶范圍
分類是人類最基本的認知能力之一,是根據客觀世界的元素(如客觀物體、事件或思想)的特征、屬性和關系,將其組織和劃分為不同層級的類別的思維過程。分類過程有兩種基本方法,第一種方法是基于差異的識別,第二種方法是基于相似性的識別。基于差異的識別,一般是自上而下進行分層,可以把不同的對象分開;基于相似性的分類,一般是自下而上進行聚類,可以把相似的元素聚在一起。
分類具有3個要素:母項,即被劃分的對象;子項,即劃分后所得的類概念;根據,即劃分的標準。分類的原則是不重復、不遺漏、標準統一[19]。
美國教育家哲學家約翰·杜威(John Dewey)認為 “知識就是分類”(All knowledge is classification)。分類對思維和交流的益處很多:
(1)認識世界,減少重復學習:若無分類則無法認識事物,也難以與人交流;對于同一分類層級的對象而言,不必重復學習便能認識同類對象。
(2)一致性和標準化,提高溝通效率:分類確保了信息表達的一致性和標準化,有了預定義的類別和分類方案,就更容易在信息分類和描述方面建立一致性;這種一致性增強了不同系統和受眾之間的通信效率,只需有共識的命名和概念便可以準確而快捷地了解其屬性和特征。
(3)幫助知識保存與信息檢索:將客觀世界的信息組織到有意義的類別中并確定它們之間的關系,可以使維護和存檔知識變得更加容易;用戶也可以通過基于屬性的過濾器來快速定位特定信息,從而簡化了搜索過程,節省了查找所需知識的時間和精力。
(4)促進知識發現與創新:有效的知識分類系統以結構化的方式組織信息并突出顯示不同知識項之間的關系,可以更容易地識別模式、趨勢,從知識項的聯系來預測新的知識生長點。
由于地質構造背景、巖石與沉積物性質、海平面變化過程、氣候環境、海岸動力、生態與生物等方面的差異,全球的海岸帶形態萬千,面貌各異。迄今為止,制訂一套統一、無所不包且為所有人接受的海岸分類方案仍是無解的問題[20]。不僅如此,由于海、陸生態系統的巨大差異,海岸帶分類也不應采用與陸地分類相同的方法[21]。
地球科學是一門實踐性很強的科學,對地球系統的認識離不開對地表現象的觀測和數據的積累以及對觀測數據的分析和解釋。早期的海岸分類方案囿于觀測的時空尺度有限、對地球系統多圈層耦合過程的理解不深,具有分類層級簡單、母項常有遺漏、子項多見重疊的特點,分類體系不夠全面。李希霍芬(Ferdinand von Richthofen)在19 世紀末提出的海岸分類方案(表1)是其中的典型[22],他從三個角度(形態、構造運動、海岸切割成因)分別劃分了三套海岸類型,但是三套方案僅有一級分類,每一套方案的子項都不完整,而三套方案之間并不存在層級和遞進關系。例如,李希霍芬從構造運動的角度劃分出5 種海岸,但是這5 種類型并非一致的觀察視角:縱岸與橫岸(或斜交岸)反映了陸地構造脊線與區域海陸界線總體走向的幾何關系,下沉盆地的凹岸考慮的重點是構造的垂向運動,而桌狀和塊狀地區的中性岸則同時考慮了構造單元的形態與垂向運動。此外,李希霍芬也沒有注意到空間尺度對于識別海岸類型的影響。從圖3 很容易推論,普通人站在海邊也能當場識別出陡峻海岸、有陡崖的濱岸海灘等類型,但是至少要觀察101~102km量級的海岸線之后,才能對里亞斯(Rias)海岸作出判斷。李希霍芬的劃分方案反映了當時的海岸地貌學研究存在兩方面的局限性:①野外觀察的基本材料積累不足,以至于遺漏了很多重要且有特色的海岸類型;②盡管當時林奈的生物學分類方案已經問世一百多年,但是地學界尚未得到自上而下、分層遞進、劃分清晰的分類學“真傳”。

表1 李希霍芬(1886)海岸分類方案(轉引自文獻[22])

圖3 李希霍芬海岸分類方案提及的幾類海岸示例
美國地貌學家約翰遜(D W Johnson)的工作是繼李希霍芬之后值得關注的另一項早期海岸分類方案,該方案具有兩方面的進步[23]。首先,約翰遜認為海岸的成因非常重要,并把海岸的垂向運動作為成因分類的基礎,從而區分出上升海岸、沉溺海岸、中性海岸和復式海岸;其次,約翰遜細化了海岸分類的層級。舉例來說,在中性海岸大類里,根據物質來源和塑造海岸的主要動力(可以視為次要的海岸成因),又可以細分出三角洲海岸、沖積平原海岸、冰磧平原海岸、火山海岸、珊瑚礁海岸等二級類型。以成因為抓手,按不同成因要素的重要性從高到低進行海岸類型的分層劃分,這一思路深刻地影響了后來學者的相關研究。約翰遜的另一個貢獻在于,他是較早提出海岸帶具有橫向分帶性的學者之一[24],以砂質海岸為例,自陸向海劃分為海岸、海濱、濱面和濱外。
謝帕德(Francis Parker Shepard)是美國最早從事海洋地質研究的科學家之一,他的海岸分類方案貫徹了成因主導的思路,從現代海平面確立時間起,首先按海岸輪廓切割的原因將海岸分為兩大類:原生海岸和次生海岸[25](表2);其次,原生海岸與次生海岸都可以根據切割性質劃分出侵蝕岸和堆積岸,而原生海岸還有構造和火山兩類成因;最后,將外動力地質作用作為劃分三級海岸類別的主要依據。例如,原生侵蝕海岸由坡面水流塑造為沉溺峽谷(里亞斯海岸),由冰川塑造為峽灣海岸;原生堆積海岸有沖積、冰磧、風塵堆積和生物促淤(紅樹林海岸)等不同類型。對于謝帕德方案的批評主要來自兩方面,一是靜態的觀察視角未能反映海岸發育的動態過程。King[26]質疑道:經過海洋動力充分改造后,原生岸可以轉為次生岸,但是我們無從得知這一質變發生的精準時間。另一方面的批評來自他對部分海岸類型的成因有誤判。Finkl[20]認為,紅樹林海岸顯然是次生的海積成因,不應該劃入原生陸積成因。謝帕德后來部分修改了自己的海岸分類方案,將生物成因海岸歸入次生海岸大類,并細分出珊瑚礁、牡蠣礁、紅樹林和鹽沼等三級類型[27]。

表2 Shepard于1948年提出的海岸分類方案[25],隨后進行了一些調整[27]
蘇聯學者列昂捷夫略晚于謝帕德提出了海岸分類體系[22],共有四級分類、29 個細目(表3)。該方案受到成因分類的影響,也有自己鮮明的特色。列昂捷夫特別強調“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、海洋熱力和某些生物作用,而“其他的海岸形成因素僅在某種程度上使上面列舉的海岸過程的表現變得復雜化……并不造成特殊的海岸形態。”列昂捷夫對于上述四類外動力地質作用塑造現代海岸形貌之重要性表現得相當激進,而沒有考慮原始海岸線的切割原因,以至于一一否定了構造、巖性、火山等內動力地質和冰川、風成等外動力地質對海岸分類的意義。由此,海洋波浪作用的產物為一級分類的“正常發展型海岸”,而河流、海洋熱力和生物作用的產物構成另一大類“復雜發展型海岸”。列昂捷夫分類方案的第二個特點是給予寒帶和冰凍圈的海岸以較高的分類層級,即“在海水的熱力作用對永凍層和冰塊的影響下形成的海岸”,這個關注點既體現了蘇聯的自然環境特點,也豐富了全球海岸多樣性的認識。值得贊賞的是,列昂捷夫方案識別了兩類生物成因的海岸——珊瑚礁岸(動物)與蘆葦岸(植物)。列昂捷夫特別指出,他的分類體系是為小比例尺的海岸專題制圖服務的,因此在分類指標方面有所取舍;但是,分類的目的是“指出海岸類型的發展過程和不同類型之間的成因關系,識別現代海岸動態的主要控制因素”[22],這一觀點無疑具有重要的借鑒意義。

表3 列昂捷夫于1956年提出的海岸分類方案[22]
20 世紀60 年代,板塊構造理論給地質學帶來一場根本性的革命。在板塊構造理論的啟發下,Inman 和Norstrom[28]重新審視了海岸帶的空間尺度,認為控制海岸形貌的因素可以按空間尺度分為三級:Ⅰ 板塊構造,Ⅱ 外動力地質,Ⅲ 海岸地貌(表4)。據此可以給出海岸帶的兩種定義:廣義的海岸帶(coastal zone)包括Ⅰ級(濱海平原、大陸架及陸架海域)和Ⅱ級(大型海灣、河口、潟湖、海岸沙丘、河口和三角洲等)要素,狹義的海岸帶(shore zone)由Ⅲ級要素控制。以海灘為例來考察狹義海岸帶的空間尺度,海灘是波浪和波致海流與陸地和徑流這一組地貌動力因素相互作用的產物,大概覆蓋了從海灘上界到閉合深度的空間范圍。

表4 Inman和Nordstrom甄別的海岸分類三級要素及其空間尺度[28]
為了便于這一套分類體系的運用,Inman 和Norstrom 建議用陸架寬度與海岸地形的組合來大致描述海岸的板塊構造背景與外動力作用,包括:(1)山地海岸;(2a)窄陸架-丘陵海岸,(2b)窄陸架-平原海岸;(3a)寬陸架-平原海岸,(3b)寬陸架-丘陵海岸;(4)三角洲海岸;(5)珊瑚礁海岸;(6)冰川海岸[28]。以山地海岸為例,其內涵是:大陸架寬度<50 km,沿海山脈高300 m 以上;海岸地貌以基巖海岸、陡崖地形為突出特征,偶見岬灣海灘;隨著板塊碰撞的停止和侵蝕循環的成熟,山地海岸將逐漸演變為丘陵海岸。Inman和Norstrom[28]對海岸分類工作的貢獻有三方面:(1)注重海岸帶的空間尺度,定義了廣義和狹義兩種尺度的海岸帶,并把50 km 作為寬、窄大陸架的分水嶺;(2)把板塊構造作為海岸類型的首要控制因素,提出了無盲區的全球性海岸分類方案;(3)統計了不同類型的海岸(線)長度。
20 世紀下半葉,隨著地球觀測與實驗分析技術的進步,人類對海岸帶的認識日趨深化,中國學者沈錫昌[29]提出的海岸分類方案值得關注(表5)。他認為海岸分類的實質是動力成因,全球海岸可分為外動力海岸和內動力海岸兩大類;塑造外動力海岸的主要有水動力、生物、冰凍等三種,分別形成水動力海岸、生物海岸、冰凍海岸三類二級海岸,它們在全世界的分布具有緯度地帶性;內動力海岸分布局限,主要見于板塊碰撞邊界等處,可分為斷層海岸、地震海岸、火山海岸三類二級海岸。該方案進一步根據巖性劃分出16 類三級海岸,根據形態劃分出31 類四級海岸。我們注意到,沈錫昌和列昂捷夫的兩套分類方案在形式上比較一致,即分類的代碼層次清晰,每一級的代碼統一順序排列而絕無重復。相較而言,歐美學者的分類方案在形式和代碼方面比較自由。這一區別可能體現了蘇德學派與歐美學派在治學方面的差異。

表5 沈錫昌于1991年提出的海岸分類方案[29]
此外,我國綿長的海岸線和豐富的沉積物供應,使得中國的泥質海岸帶、即潮灘的研究得到關注。就自然狀態而言,江蘇平原海岸的潮灘自陸向海可分為:①草灘(濕地),②泥灘,③泥-粉砂灘,④粉砂-細砂灘[30]。這一總結豐富了關于潮灘的科學認識。
海岸分類的研究,在個體學者基于自由學術探索的成果以外,學術共同體也非常關注。例如,國際地理聯盟(IGU)曾經資助地貌學測繪方法論研究長達數十年之久,并推動了各種尺度的地貌分類方案的進展。通過此類研究,相關學者達成以下兩點重要共識[20]。
(1)由于海岸地貌的成因具有復雜性,一個普適的、完整的海岸分類系統必須考慮到“橫跨海岸”的變化和“沿海岸走向”的空間范圍。換言之,海岸分類既不是海岸線類型的劃分,也不是海陸交界地帶的陸域特征的區劃,而是需要考慮沿海岸高于和低于當前海平面的相當廣泛的空間范圍進行綜合分類。
(2)新的海岸分類系統除了要全面統一外,還需要具有開放性,以便根據需要和形勢的變化添加新的條目和信息。
學術共同體的努力加深了海岸帶的物質組成、地形地貌、動力過程及諸因素相互作用的認識,促成了一個綜合性海岸分類框架,Finkl[20]對此框架進行了詳盡的介紹。整個綜合性海岸分類框架有6 個維度:Ⅰ巖性,Ⅱ年齡,Ⅲ板塊構造與氣候帶,Ⅳ地形,Ⅴ地貌,Ⅵ微地貌;每個維度各自細分為2至4層,這些維度和細分的層級帶有不同的時間尺度和空間尺度的內涵。可以把每個維度的分級分類結果視為一張網(表6),那么所有6 個維度的網結合在一起,就構成了多維的海岸分類譜系。

表6 綜合性海岸分類框架之巖性維度的細分方案[20],可用于任何空間尺度的海岸類型命名的修飾詞
與以往的分類系統不同,綜合性海岸分類框架并未給出逐級的命名,而是重點去識別影響海岸帶景觀的各類要素的相對重要性,并將其與一定的時空尺度關聯,因此它更像是一系列描述性的、半定量的修飾詞搭建的譜系。根據研究工作需要和成果制圖比例尺,可以比較自由地選擇定名結果的層級與組合,該層級與組合具有物質組成、時間-空間尺度、地形地貌特征的內涵(圖4)。

圖4 綜合性海岸分類系統應用舉例——美國佛羅里達州東南沿海某海灘
以上概略回顧了中外學者在海岸分類的思路與方案方面的研究進展。需要指出,雖然在討論海岸分類,其實研究對象是海岸帶,所以海岸分類要以海岸線為中心線,同時兼顧受海洋影響的陸地邊緣,以及受陸地影響的部分淺海水域。早期的海岸分類方案的確是站在陸地來觀察的視角,隨著資料的積累、視野的開拓(得益于遙感技術)和認識的深入,越來越多的學者和學術共同體認識到海岸帶具有海陸交互作用的特點,因而海岸分類要考慮垂直海岸線的一定空間跨度,而不能僅僅依賴海岸線的特征,或依賴潮汐和波浪影響到的范圍。另一個共識是,具體的海岸帶范圍要視研究的對象及研究的手段綜合研判,要因事因地而異,不必拘泥或強求形式上的統一。
理論指導與具體操作可能存在一定的脫節。美國海岸帶管理法律規定“海岸帶從海岸線向內陸延伸的范圍僅限于對沿海水域產生直接和重大影響的海岸陸地”,Pernetta 和Elder[31]認為這個定義如何執行是有困難的。例如,即使離海岸相當遠的內陸發生的過程和活動也可能對沿海環境產生重大影響——密西西比河和尼羅河三角洲的海岸線衰退和侵蝕是由于內陸大壩建設和調水改變了三角洲的淡水、沉積物和營養鹽收支;但是,若就此將海岸帶向陸一側的范圍擴大到大型河流的全流域,也是不現實的[31]。
還可以從另外一個視角來審視海岸帶的海陸界限。海岸帶陸海相互作用主要通過物質的輸運和能量的傳遞而實現,這一理念或多或少體現在已有海岸帶的定義,不過仍側重于陸地對海洋的影響。如我國的國家標準認為海岸范圍的下限可以放在“現代沿岸沉積可以到達的海底最遠界限”,狹義的海岸帶定義將向海界限劃在波浪作用于海底沉積物的起始點[15]。更準確而細化的觀察會發現,陸地對海洋的影響主要體現在物質輸出,如淡水、沉積物、營養鹽和污染物,而海洋對陸地的影響主要表現為能量的傳遞,如波浪、潮汐,甚至臺風等極端天氣[32]。2021 年“7·20 鄭州特大暴雨”、2023 年京津冀特大暴雨,均緣于副熱帶高壓系統與遠程臺風的角力,導致水汽輸送在特定的地形條件下耦合而成的氣象災害事件[33]。統計1949 年以來影響中國的臺風路徑[34-35],僅觀察中國大陸地區可知,臺風登陸后中心風力8級到達地點的包絡線幾乎影響粵、閩、浙、滬、蘇全境及桂、贛、皖、魯、遼大部;即使是強達12 級的臺風,登陸后仍然波及浙江全境、閩粵大部及桂滬兩地(圖5)。從防災減災的角度來看,將海岸帶規劃的陸域研究范圍界定為“沿海縣級行政區(含不設區的地市級行政區)管理陸域”是遠遠不夠的,這是因為,臺風帶來的暴雨和大風等災害,并不是普通的氣象災害理論能解釋和防御的。反觀美國佛羅里達州,將全境郡(縣)均劃入海岸帶范圍(參見圖2(a)),是有其可取之處的。
海岸帶分類工作是為了更好地認識、利用、保護海岸帶的資源,促進海岸帶人與自然和諧共存。目前,我國的自然資源管理已經在行政體制上統一,正在推行國土空間規劃“一張圖”建設,即以GIS 技術為支撐,采用國家統一的測繪基準和測繪系統,以分類的自然資源調查監測數據為基礎,整合各類空間關聯數據,以全國統一的國土空間基礎信息平臺為基礎載體,建設從國家到市縣級、可層層疊加打開的國土空間規劃實施監督信息系統。在此背景下,沿海各地各級政府也在推進海岸帶保護與利用綜合規劃工作,規劃成果展示及其執行過程的監督和效益評估同樣離不開“一張圖”。從計算機技術與地理信息科學的角度來看,基于分類數據、空間關聯、分層展示的原則,“一張圖”的數據容量與展示效果有無窮的可能性。但是,作為一張圖的用戶,人的感知能力和信息接收渠道的通暢仍然傾向于實物的平面圖載體所能容納的內容。傳統的地圖很少能全面地展示其空間范圍內的全部地物類別,且僅對單一屬性進行地圖綜合的話,會喪失空間和分類的精確度。此類問題在海岸分類工作中也經常遇到。在這個意義上,就海岸帶資源的認識和管理而言,綜合與細化是有著較長歷史且將繼續得到發揚的兩個趨勢。
就綜合趨勢而言,美國與澳大利亞付諸實踐的“海岸土地系統(Coastal Land System)”與中國的“海洋功能區”分別是海岸帶分類工作在陸地與海洋兩個模塊的代表。每個簡單的海岸土地系統都包含一組密切相關的地貌單元,它們有統一而相關的成因,從而在地理上共存;海岸土地系統的景觀也表現出相同的空間關聯性[20,36]。海洋功能區是根據海洋開發利用的需要,按照海洋的自然屬性、又兼顧海洋的社會屬性,按照一定的海洋功能標準劃分的海域單元[37-38](圖6)。無論土地系統還是海洋功能區,都能用最低限度的命名信息把一定空間范圍的陸域或海域的成因類型、景觀特征、資源稟賦突出地傳遞給受眾。新時期的海岸帶保護與利用綜合規劃,在技術上建設數字化“一張圖”的同時,可以考慮進一步提升陸海一體的“海岸帶主體功能區”研究。

圖6 某地海洋功能區類型與分布示意圖
就細化趨勢而言,面向海島、珊瑚礁海岸等特殊的海岸帶生態系統[40-42],面向海灣、海灘、海崖等海岸帶特色地貌系統[43-44],面向土地利用、濱海濕地、海岸線[45-49]等管理需求的專項分類也有大量研究。其中,濱海濕地是指低潮時水深不足6 m的水域及其沿岸浸濕地帶[50],與海岸帶的空間范圍有較多的重合,對濱海濕地分類方案進行討論,有助于海岸帶分類方案的深化和優化。公開出版物展示的中國濱海濕地類型一般是12 種,彼此呈并列地位,其實內含三個層次的劃分標準:海岸帶環境特征,水深與潮汐影響,植被蓋度(表7)。首先以抽象的海岸帶環境特征分成河口-三角洲、典型濱海生態系統和普通海岸帶環境三大類,后兩者又可以根據水深和主要生物群落進一步細分。例如,淺海水域與潮下水生層有共同的水深范圍,區別在于植被蓋度;潮間淤泥海灘與潮間鹽水沼澤有相同的水深范圍和海岸帶沉積物基礎,前者植被少或無,而后者植被蓋度超過30%。

表7 我國第二次濕地調查濱海濕地類型劃分方案*
當代全球的人口、經濟與產業向沿海集聚是不爭的事實。1950-2018 年全球城鎮化水平年增長率為3%[51],而同期沿海地區的城鎮化水平的增長速度是其4.5 倍[52]。人類終究是陸基動物,隨著人口的增長,保護沿海的生產、生活與休閑空間變得越來越重要,帶來海岸防護需求的增加,許多城市50%以上的海岸線都已硬化[51],即人工岸線占比越來越多(圖7)。1971 年,加利福尼亞全長1 760 km 的海岸線中僅有2.5%有人工護岸;到2018 年,硬化海岸線達到全州海岸線的13.9%,即47年間增長了5.5倍[53]。中國更不例外,且變化更快、幅度更大。研究顯示,中國大陸的自然岸線長度由20世紀40年代初期的1.48萬千米下降至2014 年的0.65 萬千米,而同期人工岸線的長度則由0.33 萬千米上升至2014 年的1.32 萬千米,占比超過2/3[54]。

圖7 人工海岸構筑物與自然海岸景觀對比(引自文獻[55])
雖然人工岸線長度及比例快速增長,但是我們注意到,海岸分類體系的研究仍然是以自然界的物質、動力、能量為重點,人工海岸在海岸帶分類體系中的研究并未得到相應的重視[49,56]。具體而言,人工海岸的分類分級研究,面臨三方面的挑戰。
首先是人地關系的理念滯后于社會經濟的發展。在絕大多數情況下,自然面貌的海岸帶是在可觀的時間尺度、由環境動力對陸地和海底的物質進行塑造的結果,具有樸素意義上的動態平衡和調整反饋機制。人工海岸不同,主要是過去數百年,甚至是二戰之后數十年時間里建造的,鋼筋水泥砌石的人工海岸帶刻有“人乃萬物之靈”“人定勝天”的樂觀情緒。任美鍔先生由香港海岸帶的開發與管理引發的感慨高度概括了這一認識過程:“過去,技術水平較低,人類屈從于自然的恩賜,自然條件對人類活動影響較大。在科學技術發達的今天,人類完全有能力可以改造自然,以滿足社會、經濟發展的需要。”[57]在全球變化的今天,人類開始反思人與自然的關系,退堤還海、與大自然共筑(Build With Nature)、綠色海堤[58]等理念和實踐也有星火之為,卻未成燎原之勢。同時,我們對自然的海岸帶已經在時空尺度、形貌、生態等視角形成了一些觀察定勢,但是人工海岸卻相對而言處于不斷的變化之中,況且不同國家、地方、企業、社區對于海岸帶的行為和認知也遠未達成共識。因而,形而上的人地關系理念與形而下的人工海岸嬗變,使得人工海岸的分類分級研究遠未達到成熟之境。
其次,在方法論層面,人類作為新興的地球環境動力,盡管已經全方位、深刻影響了地球的面貌和過程[59-61],但是如何將人類活動定量化、并把它們結合到現有的地球系統模式中去,仍然是地球科學界面臨的挑戰[62]。當我們一邊觀察海岸帶各種人工硬化構筑物(圖7),一邊審視綜合的海岸帶分類體系[20](表6、圖4),很難用描述大自然的物質材料、持久性與抗風化能力、水動力兼容性、地貌特征等自然屬性的參數和形容詞將形形色色的人工海岸構筑物納入其中。目前來看,人類活動主要從海岸動力作用環境和沉積物供應條件兩方面影響海岸帶系統狀態,需要持續深入的研究和探討[32,49];而人工海岸的特殊性,至少可以在海岸帶類別體系里增加人工建造和人工改造兩個新的大類,再進一步細化。
最后,在價值觀層面,觀測事實和研究表明,選擇硬質人工構筑物保護其后方的房屋、基礎設施和開發項目,其實是選擇了直接犧牲堤前的潮間帶及其生態系統[53]。科學家已經意識到,以海堤為代表的人工海岸能夠保護海岸陸地的開發活動免受侵蝕危害,然而,人工岸線切斷了原本陸海一體的海岸帶物質循環和生態系統路徑,導致“海岸擠壓”,使得海岸帶的潮間帶部分變窄、下蝕,并最終帶來海岸侵蝕后退、海岸帶生態系統功能喪失的長期影響[55,63]。但是,對于城市建設和沿海開發的政府部門、企業主體及社區居民來說,無論是承認當初的設計施工缺乏長遠謀劃,還是在數年數十年的沉沒成本之下選擇撤、移、退,都是相當困難的。社會需求相對不足,也影響科研人員對人工海岸分級分類研究的熱情與投入。
海岸帶的分類研究是一個復雜且多維的領域,涉及物質、能量、形態、時間等自然因素和人為因素的復雜交互,具有重要的科學和實際意義。越來越多的學者和學術共同體認識到海帶岸具有海陸交互作用的特點,因而海岸分類要考慮垂直海岸線方向的空間跨度,而不能僅僅依賴海岸線附近的局部特征。另一個共識是,具體的海岸帶范圍要視研究的對象及研究的手段綜合研判,要因事因地而異,不必拘泥或強求形式上的統一。
早期海岸帶分類研究深受研究者的資料積累與視野的限制,具有“從陸地看海洋”的特點,以地理區位、地貌形態等直觀要素為分類的基礎。隨著觀測手段的精進,科學認識的提升,開發利用的深化,學者們逐漸提出了全球范圍內涵蓋多維要素(物質、時間、構造與氣候地帶性、地形地貌等)的綜合性海岸分類體系,并將海岸分類的認知向綜合性和細致性兩個方向拓展。
隨著人口、產業、城市向海岸帶集中,人類活動對海岸的影響日益加強,人工岸線長度及比例快速增長,但是人工海岸在海岸帶分類體系中的研究并未得到相應的重視。這一現象的原因可能有三點:①人地關系理念的轉變尚未體現為充分的研究;②人類活動的定量表達仍然是相關研究的難題所在;③在全球變化的背景下,人口和財富的集中使得人工海岸的發展陷入進退兩難的境地,造成人工海岸分類體系的研究仍未達到天時、地利、人和的最佳時機。
海岸帶分類研究不僅有助于深化對海陸交互地帶自然生態系統的理解,還為社會經濟發展提供了關鍵數據和智力支持。通過開展海岸分類工作,我們能夠更好地理解和管理海岸帶的多樣性和變化,實現可持續發展的目標。