胡泰桓，李志強(qiáng)，2*，朱士兵，陳瑞峰，李高聰，曾春華，張會(huì)領(lǐng)

(1.廣東海洋大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，廣東 湛江 524088;2.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(湛江)南海資源大數(shù)據(jù)中心，廣東 湛江 524000; 3.廣東海洋大學(xué)海洋工程學(xué)院，廣東 湛江 524088)

海灘地形變化是復(fù)雜的地形動(dòng)力過程作用的結(jié)果，包含著諸多的時(shí)間和空間尺度特征信息。其中時(shí)間尺度包括小時(shí)、天、月、風(fēng)暴、季節(jié)、年等[1-2]。揭示這些變化特征對于海岸工程建設(shè)和海灘管理具有十分重要的意義。受到水動(dòng)力與泥沙輸運(yùn)、地形變化關(guān)系、非線性和不確定性的限制，基于現(xiàn)場高精度的時(shí)空觀測數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型來探討海灘地形變化的內(nèi)在特征仍是海灘過程研究的主要手段之一[3]。經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(Empirical Orthogonal Function, EOF)是用來分析海灘變化模態(tài)最經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型。Winant等(1975)最早將EOF分析方法引入到海灘剖面變化研究中[4]，隨后得到廣泛的應(yīng)用[5-11]。本研究將利用EOF分析方法，對瓊州海峽南岸的鋪前灣、?？跒?、澄邁灣海灘剖面季節(jié)變化特征進(jìn)行分析。

瓊州海峽沿岸很多岸段都處于嚴(yán)重侵蝕過程中，年侵蝕后退量可達(dá)數(shù)米[12]。目前，對瓊州海峽岸灘過程開展的研究主要集中在瓊州海峽南岸南渡江三角洲及?？跒持g泥沙轉(zhuǎn)運(yùn)和岸灘演變的大尺度過程[13-18]，較少有文章對瓊州海峽南岸海灘演變做整體性調(diào)查研究。近幾年來，鋪前灣和海口灣先后進(jìn)行了人工島(如意島、明珠島)的建設(shè)，海灣岸灘演變勢必受到人工島遮蔽效應(yīng)[19-20]的影響。通過系統(tǒng)的地貌動(dòng)力觀測，揭示瓊州海峽南岸各海灘因地質(zhì)背景、動(dòng)力條件、泥沙供給和人類活動(dòng)影響下的地形演變差異，可為當(dāng)?shù)睾０兜谋Ｗo(hù)與開發(fā)提供重要理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

瓊州海峽地處海南島與雷州半島之間，海峽南岸東起海南角臨南海北部，西至臨高角接北部灣。瓊州海峽南側(cè)沿岸分布向峽內(nèi)伸突的岬角，將沿岸分割成3個(gè)大型弧形海灣：鋪前灣、海口灣和澄邁灣(圖1)。瓊州海峽沿岸自東向西潮汐類型分別為不正規(guī)半日潮、不正規(guī)全日潮和正規(guī)全日潮3種。潮差沿程變化大，東段平均潮差為0.80～1.10 m，西段平均潮差為1.50 m，西部臨高縣馬裊港最大潮差達(dá)4.56 m[21]。對瓊州海峽南岸2018年潮汐數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明(表1)，鋪前灣年平均潮差為0.83 m，海口灣年平均潮差為1.19 m,澄邁灣年平均潮差為1.47 m。受海域開敞性差異影響，瓊州海峽西部平均波高為0.60 m，中部為0.40 m，東部為0.90 m。受季風(fēng)影響波浪條件變化具有顯著的季節(jié)性。

圖1 研究區(qū)域及海灘剖面位置圖

表1 瓊州海峽南岸各海灣平均潮差統(tǒng)計(jì)結(jié)果

瓊州海峽夏季以南向和東南向風(fēng)為主，秋季風(fēng)向變動(dòng)不定，冬季以東向風(fēng)和東北向風(fēng)為主，春季以東向風(fēng)為主。瓊州海峽還是熱帶風(fēng)暴作用頻繁的地帶，年平均風(fēng)暴影響次數(shù)約為4～5次，最大風(fēng)暴增水接近2.50 m，同時(shí)還受到冬季冷空氣大浪的影響。瓊州海峽南岸波浪主要受風(fēng)場控制，夏季以南向風(fēng)浪為主，冬季以東北和東北偏東向波浪為主，當(dāng)有風(fēng)暴潮侵襲時(shí)，浪向適風(fēng)暴潮路徑而定[21]。

海域內(nèi)人工島的建設(shè)對臨近海灣區(qū)域地形造成重大改變，其臨近海灣部分岸段海灘沖於變化狀態(tài)并不一致。?？跒巢ㄓ皡^(qū)岸段海灘發(fā)生淤積，臨近波影區(qū)的非波影區(qū)岸段海灘侵蝕加重[19]。鋪前灣以淤積為主，受人工島影響，海灣西南和東北兩側(cè)岸段海灘加速?zèng)_刷，南部岸段海灘淤積得到加強(qiáng)[20]。1994—2004年衛(wèi)星影像分析結(jié)果，澄邁灣岸段海灘處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)[22]，2004年至今澄邁灣無大型開發(fā)活動(dòng)，海灣海灘仍保持著動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

1.2 數(shù)據(jù)處理與分析方法

1.2.1 數(shù)據(jù)獲取和預(yù)處理 現(xiàn)場觀測時(shí)間為2018年4月至2019年3月。觀測地點(diǎn)分別位于鋪前灣西側(cè)桂林洋海灘、?？跒澄鱾?cè)假日海灘和澄邁灣東水港海灘。每個(gè)海灘垂岸方向布設(shè)1條觀測剖面。觀測頻率為每半個(gè)月1次，共獲取3個(gè)站位1年的剖面數(shù)據(jù)(圖2)。測量儀器采用南方測繪全站儀，期間不進(jìn)行儀器更換，每次測量前檢查儀器設(shè)置和測量標(biāo)桿磨損情況。測量后側(cè)基點(diǎn)位于后濱樹林或硬化道路，向海測量至涉水可測最深處。測量間隔一般為5 m，對地形變化復(fù)雜區(qū)段進(jìn)行加密測量，以獲得更詳盡的海灘地形信息。

為了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一及進(jìn)一步處理，根據(jù)海灘寬度，鋪前灣、?？跒澈统芜~灣分別選取距離觀測基點(diǎn)80、50、60 m海灘剖面部分進(jìn)行分析(圖2)，對于個(gè)別測距較短的剖面采用線性插值法外延至控制長度距離。然后將各海灘剖面以2 m間隔進(jìn)行線性插值，從而得到1個(gè)時(shí)間和空間距離組成的時(shí)空參數(shù)矩陣，然后對矩陣進(jìn)行EOF分解。

圖2 瓊州海峽南岸各海灣海灘剖面變化

1.2.2 EOF分解 EOF分解最初用于大氣氣象數(shù)據(jù)處理，現(xiàn)已成為氣象、海洋和地理研究的常用數(shù)據(jù)處理手段。在海灘剖面變化研究中，EOF功能是從海灘實(shí)測時(shí)空數(shù)據(jù)構(gòu)成的變量場中識別出主要的相互正交的空間分布型，從而降低資料的維度，更好地描述海灘剖面時(shí)空變化過程的主要特征。海灘高程變化的隨機(jī)向量場正交分解[23]如下：

(1)

式(1)中：Ht是m個(gè)空間點(diǎn)n次觀測值構(gòu)成的隨機(jī)向量場，則Ht，t=1,2,……n是m維空間中的n個(gè)向量。Vk是m維向量，是空間型，不隨時(shí)間變化；相互正交，各自歸一，Vk為基向量。Tk(t)是空間向量Vk在表示向量場Ht中的權(quán)重系數(shù)，或者說向量場Ht在空間向量Vk上的投影，Tk(t)的行向量是時(shí)間系數(shù)序列，相互正交，各自的方差等于對應(yīng)的特征值，方差是自大到小排列的。εk是用k個(gè)基向量表達(dá)向量場Ht的剩余誤差向量。

2 結(jié)果與討論

2.1 剖面變化方差

數(shù)據(jù)的方差可以反映數(shù)據(jù)的分散性，對海灘地形的變化來說則對應(yīng)地形變化的劇烈程度。計(jì)算3個(gè)海灘剖面上各點(diǎn)方差(圖3)，可以看到，海灘變化劇烈程度的位置并不一致。鋪前灣海灘剖面在64 m處方差取得最大值0.10，表明潮間帶偏下的部位海灘剖面變化最劇烈。?？跒澈┢拭嬖?8 m處方差取得最大值0.07，表明潮下帶剖面活動(dòng)最為頻繁，泥沙運(yùn)動(dòng)最為活躍。澄邁灣海灘剖面在30 m處方差取得最大值0.11，表明該海灣海灘灘肩處剖面變化最大，反映了沖流引起的泥沙輸運(yùn)導(dǎo)致灘肩形成和消亡是海灘剖面的主要變化過程。這種變化劇烈程度的不同，是海灣潮差和波浪作用剖面位置不同的結(jié)果。對于瓊州海峽東部來說，潮差明顯地小于西部，波浪作用基面較低。?？跒巢ɡ俗钚。云拭孀兓瘎×也课蛔畹?。鋪前灣則因?yàn)椴ɡ溯^大，沖流作用的范圍更大，所以變化劇烈的部位稍高于?？跒?。潮差大的澄邁灣，在高潮位時(shí)，波浪能量衰減比例較小，此時(shí)正作用于灘肩。

圖3 瓊州海峽南岸各海灣海灘剖面各點(diǎn)高程變化方差

2.2 EOF分析結(jié)果

對瓊州海峽南岸的鋪前灣、?？跒澈统芜~灣1 a的海灘剖面觀測數(shù)據(jù)矩陣用EOF進(jìn)行分解，結(jié)果顯示各海灘的前3個(gè)模態(tài)特征值累計(jì)方差分別達(dá)到88.00%、91.32%、84.67%，均已接近或超過85%(表2)。前3個(gè)模態(tài)充分代表研究區(qū)域3個(gè)海灣海灘剖面演變的時(shí)間和空間變化的主要過程?？臻g模態(tài)函數(shù)的最大值表示該區(qū)域最大變化點(diǎn)，而零點(diǎn)表示的是動(dòng)態(tài)平衡地帶，是侵蝕和淤積的轉(zhuǎn)換點(diǎn)(圖4)。在海灘剖面的空間函數(shù)圖上，當(dāng)零點(diǎn)左側(cè)函數(shù)小于零、右側(cè)函數(shù)大于零則表示泥沙向海遷移；反之，則向陸(圖5)。時(shí)間模態(tài)函數(shù)的最大值表示海灘地貌變化最大出現(xiàn)的時(shí)間。函數(shù)零點(diǎn)表示研究區(qū)域海灘剖面沉積物相對于海洋水下部分做向?；蛳蜿戇w移。

表2 瓊州海峽南岸各海灣海灘主要模態(tài)

圖4 瓊州海峽南岸各海灣海灘主要空間模態(tài)

圖5 瓊州海峽南岸各海灣海灘主要時(shí)間模態(tài)

2.2.1 第一模態(tài)分析 瓊州海峽南岸3個(gè)海灘第一模態(tài)方差占比依次為58.20%、67.70%、60.35%，代表最重要的海灘地形動(dòng)力過程?？臻g模態(tài)函數(shù)整體大于零，反映出海峽南岸海灘地貌演變呈現(xiàn)淤積形態(tài)[圖4(a)、(d)、(g)]。鋪前灣、?？跒骋缘统睅拭孀兓癁橹饕卣?，澄邁灣以后濱前緣剖面地形變化為主要特征。其中鋪前灣、海口灣的空間模態(tài)分別在46～50、30～32 m灘肩處曲線上升趨勢中出現(xiàn)一個(gè)下凹，說明此處泥沙在上沖流裹挾下躍過灘肩位置向后濱區(qū)域淤積。第一時(shí)間模態(tài)在2018年5月至2018年10月基本為正值，而后基本為負(fù)值[圖5(a)、(d)]。地貌意義上該模態(tài)是一個(gè)以夏秋冬春為周期的變化模態(tài)，海灣海灘地貌整體呈現(xiàn)淤積形態(tài)，但在冬、春季節(jié)呈現(xiàn)一定的侵蝕形態(tài)。

夏、秋季節(jié)，瓊州海峽波浪以南海傳入的東南向涌浪為主。冬季由于鋪前灣海灣向東北開敞，受到東北向風(fēng)浪的作用，但是由于北側(cè)雷州半島的遮蔽，海區(qū)風(fēng)區(qū)長度有限，風(fēng)浪的強(qiáng)度較低，以及人工島對域內(nèi)流場的影響，因此海灘以淤積為主。該模態(tài)是由于波浪季節(jié)性變化引起的海灘淤積模態(tài)。?？跒澈碁晨诔?，夏、秋季受以東北向?yàn)橹饔坷擞绊?，但受灣?nèi)人工島影響波浪發(fā)生折射或繞射，處于人工島波影區(qū)的假日海灘泥沙向岸搬運(yùn)、淤積，冬、春季受東側(cè)岬角遮蔽，東北偏東向波浪作用減弱，全年海灘淤積也大于侵蝕。澄邁灣海灣向西北北部灣開敞，時(shí)間模態(tài)兩個(gè)正峰值出現(xiàn)在春季的1月和3月。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，澄邁灣春季以東北風(fēng)向浪為主，海灣受東北向風(fēng)浪影響澄邁角表層砂質(zhì)沿岸流向西南輸送，夏、秋季主要受到北部灣及海南島西側(cè)南海傳入的西北偏北和北向波浪作用，沿岸來沙減弱，灣內(nèi)泥沙含量冬季漲潮期大于夏季落潮期，最終澄邁灣則呈現(xiàn)相反的冬春淤-夏秋沖的季節(jié)特征。此模態(tài)下海灘剖面的動(dòng)態(tài)變化主要受控于區(qū)域地形影響。

2.2.2 第二模態(tài)分析 第二模態(tài)的方差占比分別為21.51%、17.26%、15.31%，是次重要海灘地形動(dòng)力過程。

鋪前灣空間函數(shù)分別在58 m(泥沙向海)和74 m(泥沙向陸)處出現(xiàn)零點(diǎn)，尤其在66 m潮間帶部分剖面泥沙堆積明顯，破波帶位置形成溝槽，平均海面至后濱海灘以侵蝕為主，潮下帶60～70 m區(qū)域形成沙壩[圖4(b)]。時(shí)間函數(shù)夏、秋季分別取得兩個(gè)明顯的峰區(qū)[圖5(b)]，振幅均值較大，反應(yīng)在6—9月份為臺風(fēng)高發(fā)時(shí)間，一個(gè)臺風(fēng)消散距下一個(gè)臺風(fēng)生成期間涌浪加強(qiáng)，泥沙向岸形成涌浪剖面；同時(shí)，潮差統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1)表明鋪前灣夏、秋季潮差大小(夏季為1.01 m,秋季為0.99 m)與冬、春季潮差(冬季為0.82 m，春季為0.48 m)差異較大。野外現(xiàn)場觀測和實(shí)測剖面高程數(shù)據(jù)(圖3)也表明，瓊州海峽南岸海灘地貌存在季節(jié)性沙壩，夏、秋季出現(xiàn)，冬、春季消散。

?？跒晨臻g函數(shù)在37 m(泥沙向陸)處出現(xiàn)零點(diǎn)，即在潮下帶區(qū)域出現(xiàn)侵蝕，呈現(xiàn)泥沙向岸方向移動(dòng)的趨勢，高潮帶以上部分函數(shù)振幅最大，模態(tài)以高潮帶至上沖流作用區(qū)域剖面變化為主要特征[圖4(e)]。對比其他兩個(gè)海灣，海口灣潮差季節(jié)無明顯差異，潮差也不是最大區(qū)域，從時(shí)間模態(tài)圖可以看出，時(shí)間點(diǎn)之間最大振幅變動(dòng)不超過0.9，夏、秋季振幅無明顯拉升或驟降，最大振幅為0.4，最小振幅為-0.7，受臺風(fēng)影響程度有限；時(shí)間模態(tài)橫坐標(biāo)前部點(diǎn)與點(diǎn)之間做上下起伏周期活動(dòng)明顯，與該點(diǎn)潮汐半月周期特征高度吻合[圖5(e)]。因此，此模態(tài)揭示了潮汐周期變化對海口灣海灘剖面季節(jié)性演變的調(diào)制作用。

澄邁灣空間模態(tài)表現(xiàn)出潮間帶淤積，潮上帶和潮下帶侵蝕特征[圖4(h)]。潮下帶水下部分發(fā)生侵蝕，加劇了澄邁灣海灘破波帶以下剖面坡度變陡的現(xiàn)狀。此模態(tài)下受波向影響較大，表現(xiàn)在7—9月份風(fēng)暴潮過境后，澄邁灣30～40 m潮間帶位置附近也會(huì)形成沙壩，進(jìn)入10月份即冬季開始消散，海灘地貌開始恢復(fù)。時(shí)間模態(tài)函數(shù)僅在5月26日取得一個(gè)顯著的上峰值后，6月9日立刻取得一個(gè)顯著的下峰值[圖5(h)]，振幅變動(dòng)較大(接近1.4)，反應(yīng)在6月初臺風(fēng)“艾云尼”過境后在瓊州海峽西部形成西北向波浪，與澄邁灣岸灘相垂直，使得灣口海灘朝向西北的澄邁灣潮下帶剖面發(fā)生侵蝕，泥沙向岸或沿岸方向移動(dòng)。其余時(shí)間振幅均值較小，變動(dòng)較弱，臺風(fēng)影響有限。

2.2.3 第三模態(tài)分析 第三模態(tài)方差占比較小，鋪前灣空間函數(shù)分別在50 m(泥沙向陸)、64 m(泥沙向海)、76 m(泥沙向陸)處出現(xiàn)零點(diǎn)，?？跒撤謩e在26 m(泥沙向陸)、44 m(泥沙向海)處出現(xiàn)零點(diǎn)，澄邁灣分別在23 m(泥沙向陸)、35 m(泥沙向海)、53 m(泥沙向陸)處出現(xiàn)零點(diǎn)[(圖4(c)、(f)、(i))]，與前兩個(gè)空間模態(tài)相比零點(diǎn)明顯增多。該模態(tài)空間函數(shù)曲線在潮間帶區(qū)域存在一個(gè)明顯的波狀起伏變化，可解釋為沉積物在灘面上呈波紋狀遷移變動(dòng)過程。野外下海測量也發(fā)現(xiàn)，潮間帶和潮下帶區(qū)域水下海灘多呈現(xiàn)波紋狀。時(shí)間模態(tài)整體對應(yīng)四個(gè)季節(jié)周期做上下起伏，函數(shù)無顯著的峰值，說明動(dòng)力過程變化比較緩和[圖5(c)、(f)、(i))]。因此該模態(tài)是以月周期的潮位變化引起波浪作用范圍的差異，導(dǎo)致沉積物在灘面上呈波狀遷移。

2.3 討論

海灘地形變化是海灘近岸動(dòng)力和海灘背景共同作用的結(jié)果。瓊州海峽沿岸岬角多，地形復(fù)雜，沿岸潮差變化大，使得沿岸海灘變化過程變得更為復(fù)雜。造成這種差異的原因與入射波向、岬角遮蔽程度、泥沙來源、海灣和海灘開口方向等有關(guān)。

2.3.1 瓊州海峽南岸海灘動(dòng)態(tài)變化及主控因素分析 冰后期，海灘的外海來沙已經(jīng)極少，主要泥沙來源是河流及沿岸輸沙。鋪前灣、?？跒骋阅隙山瓉砩臣把匕遁斏碁橹?。鋪前灣受瓊州海峽東部自北而南的沿岸流和逆時(shí)針環(huán)流的共同作用，海灣成為峽內(nèi)潮流裹挾泥沙淤積聚集中心，外海如意島建設(shè)改變了區(qū)域地貌，對灣內(nèi)西側(cè)海灘形成遮蔽，加速灣內(nèi)南側(cè)岸線海灘泥沙堆積速度，地貌演變呈現(xiàn)淤積形態(tài)[19,24]。海口灣東側(cè)南渡江三角洲曾是?？跒澄鱾?cè)泥沙的主要來源。1969年后，南渡江建庫筑壩入海泥沙減少，造成沿岸海灘侵蝕，其中東部海灣海灘已被人工破壞，隨著外海南海明珠島建設(shè)形成新的海灣地形遮蔽，海灣西側(cè)海域泥沙得到補(bǔ)充又開始淤積[17,20]。同時(shí)，鋪前灣和?？跒?、7月份盛行西南季風(fēng)，但受東北涌浪影響較大，常向浪為東北向來浪[25]，夏、秋季雖受風(fēng)暴潮影響，但風(fēng)暴潮作用比較輕，由于岸線朝向，以南向浪為主的夏季波浪對鋪前灣和?？跒秤绊戄^小，波浪動(dòng)力較弱，海灘向反射型發(fā)育，導(dǎo)致海灘淤積。冬、春季盛行東北和東北偏東向波浪，海灣海灘侵蝕，季節(jié)性特征明顯。但受東部岬角和北部雷州半島的遮蔽，部分波浪發(fā)生繞射，灣內(nèi)波浪減弱，以及人工島建設(shè)對域內(nèi)流場的改變加強(qiáng)了南部岸段海灘的淤積，綜合對海灘造成的侵蝕能力有限。因此，這兩個(gè)海灘在2018年4月至2019年3月期間整體表現(xiàn)為淤積特征。澄邁灣泥沙主要來源于澄邁角，夏、秋季主要受到北部灣及海南島西側(cè)南海傳入的西北偏北和北向波浪作用[26]，沿岸來沙減弱，冬、春季受東北向波浪影響，東側(cè)岬角沉積物沿岸輸送，海灘淤積。目前海灣的大型人類活動(dòng)較少，海灘的季節(jié)性侵蝕淤積主要是盛行波浪變化的結(jié)果。

隨著海南經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對海岸帶資源的開發(fā)也變得更加頻繁，其中人工島建設(shè)為影響海灘變化的重要因素之一。目前，鋪前灣和?？跒硟?nèi)分別建有大型人工島如意島和明珠島。這些人工島的建設(shè)將使得附近海灣的遮蔽程度進(jìn)一步增加，灣內(nèi)泥沙淤積速度會(huì)相對其他岸段有較大的提高，改變了以前的侵蝕過程[11,19-20]。由于這兩個(gè)人工島建設(shè)時(shí)間還不長，因此觀測期間海灘處于淤積狀態(tài)與此有一定的關(guān)系，這一狀態(tài)還將維持一定時(shí)間，直到海岸形態(tài)達(dá)到新的平衡狀態(tài)。

2.3.2 風(fēng)暴潮等次控因素分析 臺風(fēng)形成的大浪是造成海灘劇烈變化的重要原因。風(fēng)暴潮引起的海灣灣內(nèi)增水、潮汐變化、波高變化等水動(dòng)力因素的增強(qiáng)或減弱，也都直接作用海灘剖面進(jìn)而影響沉積物的輸運(yùn)。Burvingt等(2017)研究提出不同遮蔽程度的海灣對不同方向風(fēng)暴潮的響應(yīng)效果不同[27]。曾春華等(2020)研究表明臺風(fēng)的強(qiáng)度、移動(dòng)位置對海灣灣內(nèi)增水、波高和潮汐都會(huì)產(chǎn)生影響，其強(qiáng)度越小距離越遠(yuǎn)產(chǎn)生的波高增水就越不明顯，瓊州海峽沿岸是臺風(fēng)過境頻繁的區(qū)域[28]。

觀測期間，共有5次臺風(fēng)可能影響該區(qū)域(表3、圖6)。根據(jù)上面的分析來看，臺風(fēng)對海灘造成的影響僅在澄邁灣和鋪前灣有顯著的體現(xiàn)，但也僅在第二模態(tài)上有表現(xiàn)。造成這種現(xiàn)象的原因有3個(gè)：①12級的強(qiáng)臺風(fēng)“山竹”距離觀測區(qū)太遠(yuǎn)，而其他臺風(fēng)強(qiáng)度較小。②臺風(fēng)登陸的地點(diǎn)多位于觀測區(qū)北部，觀測海區(qū)處于臺風(fēng)的左側(cè)，盛行離岸風(fēng)，因此波浪偏小。③雷州半島和海南島的遮蔽，瓊州海峽東側(cè)傳入波浪在地形的影響下發(fā)生折射和繞射，使得波浪顯著衰減。這說明海灘的臺風(fēng)響應(yīng)與臺風(fēng)強(qiáng)度、登陸距離、相對臺風(fēng)的方位以及當(dāng)?shù)氐匦握诒纬潭让芮邢嚓P(guān)。2018年6月5日形成的臺風(fēng)“艾云尼”對3個(gè)海灘的影響可以清晰地說明這一現(xiàn)象。該臺風(fēng)6月6日6時(shí)25分在廣東湛江市徐聞縣新寮鎮(zhèn)沿海第1次登陸。6日14時(shí)50分，臺風(fēng)“艾云尼”在海口市沿海第2次登陸。7日20時(shí)30分前后，臺風(fēng)在廣東陽江沿海第3次登陸，隨后向內(nèi)陸移動(dòng)并消失。第1次登陸時(shí)，3個(gè)海灘位于臺風(fēng)左側(cè)，海區(qū)的波浪主要是瓊州海峽內(nèi)形成，由北向南正對各海灘入射，但此時(shí)由于海峽南北寬度有限(小于40 km)，海峽內(nèi)波浪較小。第2次登陸時(shí)，鋪前灣位于臺風(fēng)的左側(cè)，形成離岸風(fēng)，波浪較小(輕浪1.00 m)，當(dāng)天潮差為0.93 m,潮間帶剖面最大淤積處相對高程由-1.96 m上升至-1.87 m,最大侵蝕處由-1.85 m下降至-1.95 m。?？跒程幱谂_風(fēng)的路徑中心位置，波浪較小(輕浪1.10 m),當(dāng)天潮差為1.27 m,潮間帶剖面相對高程變化最大處由-1.20 m上升到-1.01 m,澄邁灣處于臺風(fēng)右側(cè)，由北部灣傳入的風(fēng)浪正向入射海灣(中浪2.20 m),當(dāng)天潮差為1.59 m，對海灘造成了顯著的侵蝕作用，潮間帶剖面42 m處侵蝕最嚴(yán)重，由5月26日相對高程-3.27 m下降到6月9日相對高程-3.99 m。因此，該次臺風(fēng)對澄邁灣影響最大，對海口灣影響次之，對鋪前灣影響很小。

表3 2018年4—9月臺風(fēng)時(shí)序

圖6 2018年4—9月臺風(fēng)路徑

3 結(jié)論

通過對瓊州海峽南岸的鋪前灣、?？跒澈统芜~灣3個(gè)海灘2018年4月至2019年3月的實(shí)測海灘剖面進(jìn)行EOF分析得到以下結(jié)論：

(1)瓊州海峽南岸海灘有3個(gè)主要變化模態(tài)，第1模態(tài)都表現(xiàn)為淤積，其中鋪前灣和海口灣海灘呈現(xiàn)夏秋淤-冬春沖的季節(jié)性特征，澄邁灣為夏秋沖-冬春淤的季節(jié)性特征。第2和第3模態(tài)則各有差異，可能是由于風(fēng)暴作用、潮位影響下的沉積物在灘面上的遷移或波浪隨潮位變化引起。海灘變化模態(tài)的差異與海灣區(qū)域地形、入射波向、泥沙來源、潮差、波高、風(fēng)暴路徑等有關(guān)。

(2)鋪前灣和?？跒辰ㄔO(shè)的人工島加劇了海灣的遮蔽程度，促進(jìn)了海灣部分岸段海灘淤積，這一過程還要維持一段時(shí)間，海灘才能達(dá)到新的平衡。

(3)作為次控因素之一，2018年4月至2019年3月5次臺風(fēng)對海灘的影響程度有限。同時(shí)海灘的臺風(fēng)響應(yīng)與臺風(fēng)強(qiáng)度、登陸距離、相對臺風(fēng)的方位以及當(dāng)?shù)貐^(qū)域地形密切相關(guān)。