人类正在改变地球的潮汐,而不仅仅是通过气候变化

航运是驱动因素中出人意料的重要一环。
miami beach seen from the air
迈阿密,那里将越来越容易遭受沿海洪水侵袭。Unsplash

如果你在2016年恰好站在迈阿密海滩一处合适的停车楼里,你可能会遇到一只章鱼,它被一次异常高的潮水冲了进来。在波士顿,过去一年里你可能需要涉水上班。在全国范围内,晴天洪水(因高潮而非风暴而发生)正变得越来越普遍——它们是海平面上升的前兆,因为潮水正越来越深入沿海城市。

但气候变化只是人类导致晴天洪水的一种方式。一项周五发布在《科学进展》杂志上的新研究发现,沿海开发加剧了潮汐本身的强度。在美国的18个地点,海岸上的工程项目放大了海平面上升对当地洪灾的影响,以至于到2019年,这些地区四分之一的滋扰性洪水日都与当地潮汐变化有关。

这项研究建立在日益增长的认识基础上,即人类可以影响潮汐,中央佛罗里达大学研究海岸线和气候变化的工程师Thomas Wahl表示,他也是该论文的作者。“长期以来,海洋学家一直认为潮汐是固定的,它们受太阳、月亮和地球之间关系的影响,而且这个系统不会改变。”

但Wahl说,在过去的几年里,越来越多的研究表明,海湾、河口甚至开阔海岸线的潮汐都可以被人类活动所改变。

这可以以多种方式发生。坚固的海堤会反射高潮水,而填海造地会以不可预测的方式影响洋流。但Wahl说:“最主要的,当然是疏浚。”大多数美国港口都依赖于挖掘到港口泥泞底部的大型航道,以允许远洋船只通行。

过去100年里,货船的体积越来越大,所以航运航道也随之变大,改变了当地的潮汐。“我们实际上是在将航海通道引入我们的浅水港口,”加州理工州立大学环境工程师、该研究的另一位作者Stefan Talke说。

Wahl说:“如果你疏浚,水就变深了。”“如果水变深了,摩擦就减少了,所以潮浪就能更快地进入系统,也更快地离开。”当潮水更快地涌入时,它可能会更高地冲上岸。

tide charts from Astoria, OR
来自俄勒冈州阿斯托利亚的数字化“潮汐记录”。经Stefan Talke许可。

尽管如此,知道人类可以改变潮汐并不一定意味着理解美国海岸线上的开发情况是如何演变的。为了获得这些信息,Talke一直在翻阅联邦记录,以了解几百年前的潮汐是什么样的。

Talke说:“美国政府至少自19世纪40年代以来一直在测量潮汐。”水路的测绘对于国家经济和殖民野心至关重要,而这些野心依赖于航运业。“他们需要绘制地图,他们需要知道什么时候是涨潮。”

但是,许多保存在长而保存完好的卷轴上的记录已经消失在美国国家档案馆。(有些完全被毁,包括南卡罗来纳州查尔斯顿的记录,这些记录存放在海关大楼的阁楼里,被“害虫”吃掉了,”Talke说。)Talke和他的学生们花了数年时间数字化他们能找到的记录

在拥有长期数据的地点中,有一半的潮汐测量显示,在过去100年里,潮水涨落的幅度都在增大。在位于略微内陆的河口的城市,这种变化更为明显,因为疏浚的航道使水道的深度大大增加。北卡罗来纳州的威尔明顿,在2016年几乎有四分之一的时间被洪水淹没,受到的影响尤为严重,尽管费城和纽约市也出现了类似的趋势。

单凭更强的潮汐本身并不一定会导致洪水增加。但更高的整体海平面和更强的潮汐相互叠加,导致街道被水淹没的日子越来越多。

而且,由于研究只关注了拥有百年潮汐记录的40个地点,Wahl认为这些发现只是故事的一部分。“可能还有许多其他地方也在发生同样的事情,但我们不知道,因为我们没有相同的数据量。”

Wahl说,几英寸的水可能不像风暴潮那样具有灾难性或致命性,但随着时间的推移,它们可能会产生更大的经济后果。“在某些时候,它会对基础设施产生影响。人们无法上班。企业无法开业。”

但是,了解基础设施在潮汐中的作用可能有助于指导海平面适应。陆军工兵部队在评估新的疏浚项目时,已经考虑了灾难性洪水风险的数据,因为众所周知,航运航道会加剧飓风期间的风暴潮。其中一个航道就被认为导致了卡特里娜飓风中最致命的洪水。

但是,Wahl说,“我们还没有真正尝试研究[航运航道]如何影响潮汐本身,以及这将如何影响滋扰性洪水。”

他说,这项研究为提出这些问题提供了初步步骤。“我们可能不得不问自己,我们是追求更大的船只,还是更少的洪水。”

更正 3/18/21:文章中有一处来源的姓名拼写错误,并遗漏了一个单位名称。

 

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Philip Kiefer

特约撰稿人

Philip Kiefer是《Popular Science》的特约撰稿人。他于2021年开始作为自由撰稿人加入科学部门,同年晚些时候正式成为团队一员。他曾报道过COVID变种的演变、食腐蜜蜂以及史前藻类爆发。


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