龔昊，陳沈良*，鐘小菁，陳晴，胡進(jìn)，程武風(fēng)

(1.華東師范大學(xué) 河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200062)

海南島東北部海灘侵蝕與恢復(fù)對(duì)連續(xù)臺(tái)風(fēng)的復(fù)雜響應(yīng)

龔昊1，陳沈良1*，鐘小菁1，陳晴1，胡進(jìn)1，程武風(fēng)1

(1.華東師范大學(xué) 河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200062)

在連續(xù)臺(tái)風(fēng)作用下海灘的侵蝕與恢復(fù)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。基于海南島東北部木蘭-抱虎灣海灘的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)比分析臺(tái)風(fēng)“威馬遜”和“海鷗”登陸前后海灘剖面和后濱沉積物的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。結(jié)果表明，超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”引起海灘的嚴(yán)重侵蝕和強(qiáng)烈的泥沙輸移，在木蘭灣海灘主要表現(xiàn)出由北向南沿岸海灘的差異性變化，在抱虎灣各海灘變化較為相近；后繼登陸臺(tái)風(fēng)“海鷗”引起海灘顯著堆積，對(duì)海灘主要起恢復(fù)作用，木蘭灣海灘恢復(fù)效果明顯，海灘后濱沉積物趨于恢復(fù)至臺(tái)風(fēng)前的狀態(tài)，由于抱虎灣水下珊瑚礁及近岸巖礁地貌減緩了臺(tái)風(fēng)對(duì)該處海灘的侵蝕和堆積作用，抱虎灣海灘表現(xiàn)出與臺(tái)風(fēng)前較大差異性。兩處海灣海灘的不同走向及臺(tái)風(fēng)的風(fēng)向變化也是造成海灘不同響應(yīng)的重要原因。研究將有助于更好地理解海灘對(duì)連續(xù)臺(tái)風(fēng)作用的復(fù)雜響應(yīng)。

臺(tái)風(fēng)；海灘剖面；海灘侵蝕；海灘恢復(fù)；海南島

1 引言

海灘是一個(gè)極為動(dòng)態(tài)的地貌單元，特別是在臺(tái)風(fēng)等極端事件影響下，短期內(nèi)將產(chǎn)生劇烈變化[1—2]。臺(tái)風(fēng)引發(fā)的增水和大的波高，將造成海灘地貌大尺度變形以及沉積物結(jié)構(gòu)和分布的顯著改變[3]。在波流常態(tài)下，海灘處于平衡狀態(tài)，但遇到強(qiáng)風(fēng)暴作用后，常形成新的剖面形態(tài)[4]。典型的風(fēng)暴剖面具有上沖下淤的特征，后濱與灘肩侵蝕，水下沙壩堆積，海灘寬度變窄，沉積物特征相應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變[5—6]。臺(tái)風(fēng)對(duì)海灘的影響取決于多種因素。不同的海灘地貌、臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和路徑，以及海灘相對(duì)于臺(tái)風(fēng)的位置都會(huì)對(duì)海灘變化產(chǎn)生影響[7—9]。

臺(tái)風(fēng)強(qiáng)烈作用后的海灘，需長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù)，短的需要數(shù)月[6]，長(zhǎng)則數(shù)年[10]，甚至更長(zhǎng)[11]。若遇到極強(qiáng)風(fēng)暴和增水作用，后濱改變巨大，由于正常潮位無(wú)法到達(dá)，導(dǎo)致海灘常無(wú)法恢復(fù)至風(fēng)暴前的形態(tài)[12]。但若有后續(xù)臺(tái)風(fēng)影響，海灘可在短期內(nèi)得到一定恢復(fù)[13]。Thuan等[14]觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，短期內(nèi)連續(xù)的臺(tái)風(fēng)作用使岸線位置在1個(gè)多月的時(shí)間就幾乎恢復(fù)。Houser和Hamilton[13]研究表明，同一海灘在風(fēng)暴侵蝕后，后續(xù)風(fēng)暴會(huì)起一定恢復(fù)作用。Dissanayake等[15]通過(guò)模擬風(fēng)暴群對(duì)海灘影響發(fā)現(xiàn)，連續(xù)性風(fēng)暴有利于海灘的恢復(fù)。Ding等[16]發(fā)現(xiàn)多次臺(tái)風(fēng)作用下，后登陸的臺(tái)風(fēng)可促進(jìn)海灘堆積，加速海灘恢復(fù)。

由于臺(tái)風(fēng)對(duì)海灘影響因素多，且情況多變，研究海灘在連續(xù)臺(tái)風(fēng)作用下的復(fù)雜響應(yīng)具有重要的科學(xué)意義。加強(qiáng)極端事件影響下海灘動(dòng)態(tài)特征和規(guī)律的認(rèn)識(shí)，可為海灘保護(hù)和利用提供重要的參考。海南島是我國(guó)受熱帶氣旋影響和臺(tái)風(fēng)登陸最頻繁的地區(qū)之一。本文基于海南島東北部海灘剖面實(shí)測(cè)資料，對(duì)2014年7月和9月登陸的兩次臺(tái)風(fēng)(“威馬遜”和“海鷗”)引起的海灘侵蝕與恢復(fù)狀況進(jìn)行分析，探討海灘動(dòng)態(tài)變化對(duì)連續(xù)臺(tái)風(fēng)的復(fù)雜響應(yīng)。

2 研究區(qū)域與臺(tái)風(fēng)概況

2.1 研究區(qū)域

研究區(qū)位于海南島東北部，東臨南海，北瀕瓊州海峽(圖1)，地理坐標(biāo)19°59′13″～20°09′40″N，110°41′07″～110°55′44″E。西北自木欄頭，東南至抱虎角，岸線總體呈NW-SE走向，長(zhǎng)約37 km。該岸段屬于弧形海岸，灣口弦長(zhǎng)28 km，縱深8 km。海岸受混合花崗巖岬角控制，除海灣兩側(cè)有木欄頭與抱虎角岬角外，海灣中段有潮灘鼻岬角突出，在NNE向優(yōu)勢(shì)浪和ENE次浪向的入射作用，發(fā)育成南、北兩個(gè)次級(jí)弧形海灣(即木蘭灣和抱虎灣)。研究區(qū)夏半年盛行東南風(fēng)，冬半年盛行東北風(fēng)[17]。夏半年月平均波高為0.7～0.9 m，冬半年為0.9～1.2 m，全年波浪月平均周期為3.3～4.6 s，以偏北向浪為主[18]。該區(qū)域潮汐能量相對(duì)較弱，西北端木欄頭平均潮差與最大潮差為0.83 m和2.05 m，東南端抱虎角為0.87 m和2.06 m[18]，屬于不正規(guī)半日潮，潮流流向自東向西，為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)流，具有駐波性質(zhì)。根據(jù)Hayes的海岸分類(lèi)[19]，該岸段屬于浪控海岸。

圖1 研究區(qū)域與臺(tái)風(fēng)路徑Fig.1 Study area and the tracks of Typhoons Rammasun and Typhoon Kalmaegi

2.2 臺(tái)風(fēng)概況

海南島東部沿海素有“臺(tái)風(fēng)走廊”之稱(chēng)，每年都有熱帶氣旋影響或登陸，通常5-11月為臺(tái)風(fēng)季節(jié)，且集中于8-10月，年均臺(tái)風(fēng)登陸2.5次[17]，對(duì)海灘過(guò)程產(chǎn)生顯著影響。2014年研究區(qū)登陸臺(tái)風(fēng)分別為201409號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”與201415號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”。

2014年第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”(Rammasun)于7月12日14:00在西北太平洋上生成，16日上午進(jìn)入南海海面，17日17:00以西北偏西路徑進(jìn)入南海北部，增強(qiáng)至強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)，并于7月18日5:00加強(qiáng)為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)。7月18日15:30“威馬遜”在海南省文昌市翁田鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力17級(jí)(60 m/s)，中心最低氣壓910 hPa；19:30“威馬遜”再次以超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別在廣東省徐聞縣龍?zhí)伶?zhèn)沿海登陸。

2014年第15號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”(Kalmaegi)于9月12日在西北太平洋上生成，并于15日凌晨進(jìn)入南海海面。9月16日9:40“海鷗”以臺(tái)風(fēng)級(jí)別登陸文昌翁田鎮(zhèn)，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力13級(jí)(40 m/s)，中心氣壓為960 hPa；12:45以臺(tái)風(fēng)級(jí)別登陸廣東徐聞縣南部沿海區(qū)域。

超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”與臺(tái)風(fēng)“海鷗”均在同一地點(diǎn)登陸，且穿過(guò)瓊州海峽。其中，超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”是1973年以來(lái)登陸華南的最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，與臺(tái)風(fēng)“海鷗”相比登陸時(shí)中心氣壓更低，中心附近最大風(fēng)力更強(qiáng)。兩次臺(tái)風(fēng)登陸后移動(dòng)路徑略有不同，“海鷗”路徑較“威馬遜”略偏南[20—21]。

3 資料與方法

3.1 海灘剖面高程與沉積物

在海南島東北部木蘭灣-抱虎灣海灘設(shè)置6個(gè)固定監(jiān)測(cè)剖面(N011～N016)，分別于2014年6月(“威馬遜”臺(tái)風(fēng)前1個(gè)月)、2014年8月(“威馬遜”臺(tái)風(fēng)后半個(gè)月)和2014年12月(“海鷗”臺(tái)風(fēng)后2.5個(gè)月)進(jìn)行剖面高程測(cè)量與沉積物取樣。

海灘高程測(cè)量采用RTK-GPS進(jìn)行，基面為85國(guó)家高程，測(cè)量誤差指標(biāo)為水平±10 mm+10-6RMS，垂直±20 mm+10-6RMS。各剖面間隔約5 km，每個(gè)剖面以后濱岸邊處設(shè)為起點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距大約2～3 m，趁低潮測(cè)至涉水深處，主要涵蓋海灘后濱與前濱區(qū)域。

在海灘剖面測(cè)量的同時(shí)，采集海灘表層沉積物樣品，其中后濱共獲取6×3組樣品。采樣時(shí)去除海灘表面雜質(zhì)覆蓋，取厚度3～5 cm的表層沉積物保存。在實(shí)驗(yàn)室，先對(duì)樣品進(jìn)行純水浸泡清洗去除鹽分，后于烘箱中干燥24 h，置于燒杯中冷卻至室溫。粒度分析采用德國(guó)Retsch Technology(萊馳科技)公司生產(chǎn)的，基于動(dòng)態(tài)數(shù)字圖像分析技術(shù)的多功能粒度粒形分析儀(Camsizer XT)測(cè)試，其測(cè)量范圍1 μm～3 mm。從而獲得海灘沉積物粒徑分布數(shù)據(jù)，并計(jì)算相應(yīng)的粒度參數(shù)。

3.2 研究方法

海灘動(dòng)態(tài)研究主要采用海灘剖面對(duì)比方法，繪制臺(tái)風(fēng)前后剖面特征變化圖；并引入海灘剖面平均變化

量(MPC)作為衡量海灘臺(tái)風(fēng)響應(yīng)強(qiáng)度的參考指數(shù)[22]，其公式如式(1)所示：

(1)

同時(shí)，計(jì)算剖面單寬蝕積量(UED)來(lái)表征海灘侵蝕堆積狀況，其公式如式(2)所示：

(2)

上述公式的相關(guān)參數(shù)含義見(jiàn)圖2。

強(qiáng)烈臺(tái)風(fēng)作用后，后濱相對(duì)海灘其他部位不易恢復(fù)[12]。因此，本文選取研究剖面后濱表層沉積物，計(jì)算相關(guān)粒度參數(shù)，結(jié)合粒度頻率分布曲線，進(jìn)行臺(tái)風(fēng)前后后濱沉積物的變化分析。

圖2 風(fēng)暴作用下海灘剖面示意圖Fig.2 Sketch of beach profile under the influence of storm

4 研究結(jié)果

4.1 海灘剖面對(duì)臺(tái)風(fēng)的響應(yīng)

海灘剖面的動(dòng)態(tài)變化可直觀反映臺(tái)風(fēng)作用的強(qiáng)弱。通過(guò)分析研究區(qū)兩個(gè)連續(xù)登陸臺(tái)風(fēng)“威馬遜”和“海鷗”前后的海灘剖面后濱和前濱區(qū)域的變化(圖3，表1)，可以揭示不同岸段海灘的響應(yīng)特征和規(guī)律。

表1 臺(tái)風(fēng)前后海灘剖面特征變化

注：6-8指6月與8月之間“威馬遜”臺(tái)風(fēng)前后的變化；8-12指8月與12月之間即“海鷗”臺(tái)風(fēng)前后的變化；6-12指6月與12月之間的變化。

注：1406為2014年6月臺(tái)風(fēng)前海灘形態(tài)；1408為2014年8月“威馬遜”臺(tái)風(fēng)后海灘形態(tài)；1412為2014年12月“海鷗”臺(tái)風(fēng)后海灘形態(tài)。圖3 臺(tái)風(fēng)前后海灘高程特征變化Fig.3 Elevation change characteristics of beaches from storm-effect

4.1.1 海灘剖面對(duì)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”的響應(yīng)

“威馬遜”臺(tái)風(fēng)后，木蘭灣海灘剖面單寬蝕積量(UED)自北向南分別為-41.10 m3/m、-28.75 m3/m和5.56 m3/m(表1)，沿岸海灘整體表現(xiàn)為上部侵蝕下部堆積狀態(tài)。海灘平均變化量(MPC)為0.29～0.61 m，表現(xiàn)出海灘形態(tài)極大的變動(dòng)。后濱單寬蝕積量(UED)為-7.86～-36.48 m3/m，受侵蝕嚴(yán)重。海灘灘肩下蝕，平均海平面(MSL)處濱線向海推進(jìn)。

抱虎灣海灘剖面單寬蝕積量自西向東依次為-21.27 m3/m、-18.88 m3/m和-11.06 m3/m，海灘侵蝕程度呈遞減分布。海灘平均變化量(MPC)為0.25～0.31 m，各海灘變化程度相接近。后濱單寬蝕積量(UED)為-6.53～-17.62 m3/m，整體表現(xiàn)出侵蝕態(tài)。海灘灘肩下蝕，平均海平面(MSL)處濱線向海推進(jìn)。

超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”后，海灘由常浪剖面轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)暴剖面(圖3)，但在整體性上木蘭灣與抱虎灣剖面存在明顯區(qū)別。木蘭灣海灘總體侵蝕更為嚴(yán)重，個(gè)別剖面出現(xiàn)弱堆積(N013)；抱虎灣各海灘剖面變化較為接近，較木蘭灣北側(cè)剖面侵蝕稍弱。

4.1.2 海灘剖面對(duì)臺(tái)風(fēng)“海鷗”的響應(yīng)

第二個(gè)登陸臺(tái)風(fēng)“海鷗”過(guò)后，木蘭灣內(nèi)剖面自北向南單寬蝕積量分別為23.40 m3/m、13.39 m3/m和-14.60 m3/m(表1)，沿岸海灘整體表現(xiàn)為上部堆積下部侵蝕狀態(tài)。海灘平均變化量為0.35～0.52 m，剖面變化顯著。后濱剖面單寬蝕積量為6.46～18.80 m3/m，呈堆積狀態(tài)。灘肩處高程整體抬高，平均海平面處濱線向岸蝕退。

抱虎灣內(nèi)各剖面單寬蝕積量為-2.51～0.93 m3/m，總體蝕積不明顯。海灘平均變化量為0.09～0.21 m，變化相應(yīng)較弱。剖面后濱單寬蝕積量為-2.41～5.91 m3/m，侵蝕堆積現(xiàn)象皆有，但較臺(tái)風(fēng)前變化不大。灘肩處整體下蝕，平均海平面處濱線變化各異。

在臺(tái)風(fēng)“海鷗”影響下，木蘭灣與抱虎灣海灘剖面表現(xiàn)明顯差異。木蘭灣原侵蝕嚴(yán)重的剖面出現(xiàn)較強(qiáng)的堆積，而原堆積剖面轉(zhuǎn)為侵蝕；后濱皆為堆積，平均海平面處濱線向岸蝕進(jìn)，表現(xiàn)較好的恢復(fù)性。抱虎灣海灘總的蝕積變化量不大，海灘變化不明顯，更趨向維持原有狀態(tài)。

4.1.3 海灘剖面總體變化情況

研究區(qū)海灘在連續(xù)兩次、間隔兩個(gè)月的強(qiáng)烈臺(tái)風(fēng)作用下，總體表現(xiàn)為侵蝕狀態(tài)，但不同岸段的海灘表現(xiàn)有所不同：木蘭灣海灘在“海鷗”臺(tái)風(fēng)作用下有了明顯的恢復(fù)，海灘侵蝕量要小于抱虎灣；而所有海灘后濱仍為侵蝕狀態(tài)，顯示超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”對(duì)登陸處海灘極強(qiáng)的形態(tài)塑造作用；木蘭灣海灘灘肩恢復(fù)較好，抱虎灣海灘則變化較大；平均海平面處濱線變化各海灘表現(xiàn)各異，總體變化不大。

4.2 海灘沉積物對(duì)臺(tái)風(fēng)的響應(yīng)

為分析臺(tái)風(fēng)前后后濱沉積物變化情況，應(yīng)用Folk法計(jì)算相關(guān)粒度參數(shù)：中值粒徑(D50)、分選系數(shù)(σI)和峰態(tài)(KG)[23]，并列出含量最多組分(M)的變化(表2)，繪制頻率分布圖(圖4)，從而闡述臺(tái)風(fēng)前后后濱沉積環(huán)境變化，判斷后濱的恢復(fù)情況。

表2 臺(tái)風(fēng)前后海灘后濱表層沉積物變化特征

圖4 后濱沉積物粒度頻率分布Fig.4 Density distribution curves of backshore sediments

4.2.1 海灘沉積物對(duì)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”的響應(yīng)

從表2可知，臺(tái)風(fēng)后后濱沉積物粒度整體變細(xì)，由臺(tái)風(fēng)前的1.48φ～2.09φ，變?yōu)?.77φ～2.18φ。分選性除了N015剖面變好外，其余剖面變化不大。峰態(tài)值以N011剖面由1.02變?yōu)?.43變化較大，其余剖面變動(dòng)較小。臺(tái)風(fēng)過(guò)后，多個(gè)剖面沉積物類(lèi)型由中砂變?yōu)榧?xì)砂，含量最多組分(M)主要表現(xiàn)為細(xì)化。結(jié)合臺(tái)風(fēng)前對(duì)后濱淺層垂向粒度分布觀察，該區(qū)域海灘砂層表現(xiàn)為表層砂粗，下部細(xì)的特點(diǎn)；臺(tái)風(fēng)侵蝕作用將表層松散粗顆粒沉積物帶走，使下層致密細(xì)顆粒沉積物裸露，是導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)后粒度整體細(xì)化的原因。

4.2.2 海灘沉積物對(duì)臺(tái)風(fēng)“海鷗”的響應(yīng)

臺(tái)風(fēng)“海鷗”作用后的后濱沉積物響應(yīng)更為多變。沉積物中值粒徑范圍由1.77φ～2.18 φ擴(kuò)大為1.20φ～2.23 φ。木蘭灣剖面變化特征較為一致：粒度變粗，分選性變好，沉積物類(lèi)型為中砂，峰態(tài)值變小，粒度所含最多組分(M)也趨向恢復(fù)至“威馬遜”臺(tái)風(fēng)前的狀態(tài)。抱虎灣后濱沉積物則變化各異：N014剖面各參數(shù)變化不大；N015剖面粒度進(jìn)一步細(xì)化，分選變好，峰態(tài)變化不大；N016剖面粒度變粗，分選變差，峰態(tài)值變?。凰疃嘟M分(M)除N016剖面變粗外，N014與N015剖面無(wú)變化。

4.2.3 海灘沉積物總體變化

在兩次臺(tái)風(fēng)過(guò)后，后濱沉積物發(fā)生了明顯的變化(圖4，表2)。木蘭灣海灘在“海鷗”臺(tái)風(fēng)后，后濱沉積物趨于恢復(fù)至2014年6月臺(tái)風(fēng)前的狀態(tài)，而抱虎灣海灘則與臺(tái)風(fēng)前相比有巨大差異。反映出“海鷗”臺(tái)風(fēng)對(duì)木蘭灣海灘后濱表現(xiàn)出較好的恢復(fù)性，對(duì)抱虎灣海灘后濱沉積環(huán)境進(jìn)一步加劇變化。

5 討論

臺(tái)風(fēng)作用下，海灘動(dòng)態(tài)表現(xiàn)出顯著的空間差異和復(fù)雜響應(yīng)。從宏觀角度看，地質(zhì)地貌、臺(tái)風(fēng)風(fēng)向與海灘走向是影響海灘動(dòng)態(tài)響應(yīng)的重要因素。

5.1 地質(zhì)地貌的影響

岬灣海灘對(duì)臺(tái)風(fēng)的響應(yīng)在很大程度上受制于近岸地質(zhì)地貌特征[24—25]。岬角遮蔽段海灘有利于堆積地形發(fā)育，而開(kāi)敞段易受侵蝕[26]。水下珊瑚礁地貌具有增強(qiáng)底摩擦效應(yīng)，波高在礁坪淺水帶驟減，能量耗散[27]。大面積的珊瑚礁可起到離岸堤的作用[28]。因此，近岸發(fā)育珊瑚礁的海灘受臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴影響小，較為穩(wěn)定[29—30]。

木蘭灣和抱虎灣岬角處均有巖礁分布(圖1)，灣內(nèi)中部潮灘鼻岬角的凸出，將木蘭灣與抱虎灣分割為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的海灘系統(tǒng)。木蘭灣岸線近S-N走向，臺(tái)風(fēng)期間主要表現(xiàn)為沿岸海灘變化的差異性；N013剖面位于潮灘鼻岬角附近，沿岸流與風(fēng)浪在此相遇，利于北側(cè)海灘來(lái)沙在此堆積。抱虎灣岸線近E-W走向，臺(tái)風(fēng)期間各海灘變化相對(duì)接近；抱虎灣近岸珊瑚礁和巖礁地貌可在臺(tái)風(fēng)期間削弱波浪強(qiáng)度。在臺(tái)風(fēng)“威馬遜”期間，抱虎灣海灘橫向變化明顯，雖然向岸風(fēng)向與剖面走向夾角更小，但整體侵蝕弱于木蘭灣，水下珊瑚礁起到了減緩海灘侵蝕作用，尤其N(xiāo)016處于岬角庇護(hù)區(qū)外，卻由于岸邊分布大量巖礁，對(duì)臺(tái)風(fēng)侵蝕作用削弱更為顯著；同樣，在臺(tái)風(fēng)“海鷗”期間，水下珊瑚礁和巖礁的削能和阻隔，不利于泥沙向岸輸移堆積，導(dǎo)致該岸段恢復(fù)較弱。

5.2 臺(tái)風(fēng)風(fēng)向與海灘走向的影響

已有研究表明，臺(tái)風(fēng)風(fēng)向與海灘走向是海灘風(fēng)暴響應(yīng)的重要因素[31—32]。不同的海灘走向會(huì)使同一臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生不同的影響[16]。臺(tái)風(fēng)前后風(fēng)向的變化也會(huì)產(chǎn)生不同的效應(yīng)，向岸風(fēng)比離岸風(fēng)對(duì)海灘具有更明顯的輸運(yùn)效果[33]。為研究臺(tái)風(fēng)風(fēng)向的影響，選取文昌區(qū)域臺(tái)風(fēng)期間實(shí)測(cè)風(fēng)向資料(“威馬遜”臺(tái)風(fēng)風(fēng)向資料源自海南省氣象局)[34]，結(jié)合海灘剖面走向，繪制臺(tái)風(fēng)風(fēng)向-海灘剖面走向關(guān)系圖(圖5)。

圖5 臺(tái)風(fēng)風(fēng)向-海灘剖面走向關(guān)系圖Fig.5 Typhoon wind directions vs beach transect orientations

木蘭灣海灘剖面大致呈WSW-ENE走向，而抱虎灣海灘剖面為S-N走向?！巴R遜”臺(tái)風(fēng)登陸前后，研究區(qū)風(fēng)向由偏北轉(zhuǎn)為偏南。木蘭灣在臺(tái)風(fēng)中心經(jīng)過(guò)前主吹向岸風(fēng)，風(fēng)向與海灘剖面走向近乎垂直，有利于海灘由北向南縱向輸沙；臺(tái)風(fēng)中心過(guò)后主吹離岸風(fēng)，削弱波浪對(duì)海灘剖面的影響。抱虎灣海灘臺(tái)風(fēng)中心經(jīng)過(guò)前主吹向岸風(fēng)，風(fēng)向與海灘剖面走向夾角小，接近平行，增強(qiáng)向岸的波浪作用，加劇海灘橫向上的輸移變化；臺(tái)風(fēng)中心過(guò)后主吹離岸風(fēng)，與剖面走向基本一致，削弱向岸波浪作用。

“海鷗”臺(tái)風(fēng)登陸前后，風(fēng)向同樣也由偏北轉(zhuǎn)為偏南，臺(tái)風(fēng)中心經(jīng)過(guò)前主吹向岸的風(fēng)向與“威馬遜”臺(tái)風(fēng)幾乎一致，利于將臺(tái)風(fēng)作用形成的水下沙壩地貌沉積物沖刷至岸上，促進(jìn)海灘恢復(fù)；而臺(tái)風(fēng)中心過(guò)后主吹的離岸風(fēng)向較“威馬遜”西偏，與木蘭灣海灘剖面走向更趨一致，更利于削弱向岸波浪，抑制海灘侵蝕，利于海灘前期強(qiáng)侵蝕后的堆積恢復(fù)。

6 結(jié)論

海南島東北部海灘在短期內(nèi)受連續(xù)兩次臺(tái)風(fēng)登陸的影響，不同位置海灘呈現(xiàn)不同的響應(yīng)特征。前期的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”對(duì)海灘主要起侵蝕作用，木蘭灣海灘由北向南侵蝕越弱，沿岸海灘變化表現(xiàn)出較大差異性；抱虎灣海灘侵蝕強(qiáng)度相對(duì)較弱且較一致。

后續(xù)的臺(tái)風(fēng)“海鷗”對(duì)海灘主要起堆積和恢復(fù)作用，受前期臺(tái)風(fēng)“威馬遜”侵蝕嚴(yán)重的木蘭灣海灘恢復(fù)明顯；而抱虎灣海灘恢復(fù)效果不明顯，總體侵蝕程度保持在“海鷗”臺(tái)風(fēng)前的狀態(tài)。海灘動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為，前期臺(tái)風(fēng)侵蝕強(qiáng)則后繼臺(tái)風(fēng)作用恢復(fù)快，而前期臺(tái)風(fēng)侵蝕弱則后續(xù)臺(tái)風(fēng)作用恢復(fù)緩。

海灘動(dòng)態(tài)對(duì)連續(xù)臺(tái)風(fēng)具有復(fù)雜的響應(yīng)，近岸地質(zhì)地貌、臺(tái)風(fēng)風(fēng)向以及海灘走向都對(duì)海灘的風(fēng)暴響應(yīng)產(chǎn)生影響。為更好地理解海灘動(dòng)態(tài)對(duì)臺(tái)風(fēng)作用的響應(yīng)特征，應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)不同海灘和臺(tái)風(fēng)差異影響的研究，從而為海灘保護(hù)和利用提供科學(xué)依據(jù)。

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Complicated responses of beach erosion and restoration to consecutive typhoons along northeastern Hainan Island, China

Gong Hao1, Chen Shenliang1, Zhong Xiaojing1, Chen Qing1, Hu Jin1, Cheng Wufeng1

(1.StateKeyLaboratoryofEstuarineandCoastalResearch,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062,China)

Beach landforms show a complicated erosion and recovery process under impacts of consecutive typhoons. In order to study the erosion and accretion response of beaches to two typhoons, representative beach profiles in the Mulan-Baohu Bay, northeastern Hainan Island, were observed and measured before and after two consecutive typhoons, Rammasun and Kalmaegi in 2014. In addition, surficial sediments in each transect backshore were collected to study their depositional environment change. The results show that the former super typhoon Rammasun led to severe beach erosion and sediment transport, which mainly revealed longshore change differences in the Mulan Bay and cross-shore change similarities in the Baohu Bay. And the latter typhoon Kalmaegi caused beach accretion and recovery, which was more obvious in Mulan Bay than in Baohu Bay. After Kalmaegi, the backshore sediments in the Mulan Bay trended to recover to the state before two typhoons and in Baohu Bay showed a greater difference before typhoons. The underwater coral reefs in Baohu Bay restrained beach erosion and accretion from typhoons. Different combinations of typhoon wind directions vs. beach orientations can also cause different beach response to consecutive typhoons. This study will contribute to a better understanding of the complicated responses of different beaches to consecutive typhoons.

typhoons; beach profiles; beach erosion; beach recovery; Hainan Island

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.05.007

2016-07-18；

2016-10-26。

海洋公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201405037)。

龔昊(1991—)，男，福建省周寧縣人，主要從事港口海岸及近海工程研究。E-mail: gonghao363@sina.com

*通信作者：陳沈良，男，博士，教授，主要從事河口海岸學(xué)研究。E-mail:slchen@sklec.ecnu.edu.cn

P737.2

A

0253-4193(2017)05-0068-10

龔昊, 陳沈良, 鐘小菁, 等. 海南島東北部海灘侵蝕與恢復(fù)對(duì)連續(xù)臺(tái)風(fēng)的復(fù)雜響應(yīng)[J]. 海洋學(xué)報(bào), 2017, 39(5): 68-77,

Gong Hao, Chen Shenliang, Zhong Xiaojing, et al. Complicated responses of beach erosion and restoration to consecutive typhoons along northeastern Hainan Island, China[J]. Haiyang Xuebao, 2017, 39(5): 68-77, doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2017.05.007