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要防海水會升多高 — 香港和人工島的世紀考慮

2018/10/30 — 11:00

背景圖片來源:維基百科

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東大嶼人工島最近成為熱門話題,加上今年颱風山竹期間海水淹浸大澳、將軍澳、鯉魚門村、杏花邨、海怡半島等地,未來氣候變化帶來的海水上升成為我們必須關心的問題,究竟我們要防海水升多高?

人住在陸地上,不能讓海水淹沒地面是常識,不論是香港原有居民點還是擬建的人工島,都一樣面對:潮汐漲退、颱風帶來的風暴潮和極端海浪、全球暖化引致海平面上升等。

香港維港內的潮汐最高可達海圖基準面以上2.7米,現時的平均海平面高於海圖基準面1.4米,單講潮汐,海岸必須高於海平面1.3米。
風暴潮是颱風帶來的額外海水上升,今年(2018)颱風山竹襲港,維港內錄得2.35米的風暴潮(註1),今次山竹最接近時還有一百公里距離,再靠近的話則不只此數,而且全球暖化下颱風會愈來愈強,風暴潮有再上調的條件,讓我們保守地為風暴潮預留2.5米的保障高度。

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足以抵禦潮汐和風暴潮疊加的海堤高度應為1.3 + 2.5 = 3.8米以上,另外海面不會永遠波平如鏡,海堤還需要預留安全高度,抵禦颱風襲港時的海浪,這個問題另文討論過(註2),稍後再談。

預計容納數十萬人的人工島,必須做好防災準備,填海造人工島時,地面高度必須把未來一、兩世紀全球暖化引起的海水上升幅度納入視野,當然我們不可以忘記現有的居民點,其中不少舊海岸線位於較低海拔高度,海平面上升也會增加水淹風險,有需要開始構想海堤之類的防禦工程。

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聯合國政府間氣候變化專門委員會(簡稱IPCC)於2013年發表的第五次評估報告,對氣候變化導致的海平面上升作出了推算(註3)。



所謂情景,指人類社會的生活方式,以使用化石燃料排放二氧化碳的程度來區別,RCP2.6/4.5/6.5都假設人類大幅減排二氧化碳,目前看不可能實現,RCP8.5最能反映目前人類生活的實際情況,因此未來的規劃一般都參考RCP8.5的推算結果,眾多研究的平均海平面上升幅度是74 cm,這是平時我們聽到不少人講海平面到2100年上升約0.7米的源頭。

不過大家必須注意:這個數字只是研究工作中多個可能性的平均數字,如果我們的工作是防災備災,則需要掌握超出平均數字的可能性,前人智慧強調「不怕一萬,只怕萬一」,為了防災參照百分之一概率出現的高增幅是比較合理的,並應以此為基礎,設計匹配的防禦工程和建立匹配的對應制度,情況就像設計汽車,外殼的防撞強度不可以用平均車速去設計,而必須採用可能達到的最高車速,才能達到保障乘客安全的目的。

美國國家海洋及大氣局(簡稱NOAA)依循這條思路,以概率方式把未來的海平面高度升幅計算出來(註4),對於2100年海平面上升的結果見附表,RCP8.5情景下海平面上升1.5米的概率是1.3%,超過百分之一,根據這個數據,我們填海造島或保護舊居民點時,如果視野去到2100年,應該預防1.5米以上的海平面上升,而不是0.7米。

目前熱議的人工島規模巨大,預計是數十萬人的家園,牽涉無數人畢生積買入的家園,我們有責任保障他們和子孫長遠在人工島上不受海水上升傷害,我們的視野必須最少伸延到2200年。

來源:註4

來源:註4

NOAA在這方面也作出了推算,相對於2100年的1.5米情景,2200年的海平面上升數字是5.1米,增幅很大,主要因為海平面水升滯後於大氣層升溫。為了向人工島市民的安全負責,填海建人工島必須以海平面上升5.1米為設計指標,把這個數字疊加在前面得出的3.8米,人工島的地面高度和原有居民點的海堤高度應為3.8 + 5.1 = 8.9米以上,而這個數字還未計防禦颱風海浪的額外需要。團結香港基金有關人工島建議的報告,沒有就氣候變化下海平面上升和颱風的風暴潮作出任何估計,是重大的遺漏,雖然說工程師有辦法解決人世間所有問題,但是造價是否高到香港不能負擔的數目,則是不可逃避的現實問題。

讓我們回頭看海浪,颱風帶來的海浪包括風浪和湧浪,土木工程拓展署在交椅洲(即人工島選址)記錄過5米以上的海浪(註5),據了解交椅洲的儀器間中會壞(對安裝海中的儀器不能苛求),往往在颱風襲港期間風力未到最強時已經失效,因此「5米」這個數字只是下限,設計時還應提高多些,我以有限資源從天文台橫瀾島數據粗略估計,也許要考慮浪高10米的可能性(註4),究竟設計應該採用浪高多少米需要深入研究,目前暫且以兩個數字中間的7.5米作為參考數字,一半是3.6米(粗略講海浪一半在海平面以上,一半在以下),即是防禦海浪應該預留3.6米以上。

這樣的話,人工島的海堤設計不得低於8.9 + 3.6 =12.5米了,這個數字還未計海浪衝擊海堤會撞出更高的浪花

面積10至20平方公里的人工島填高到這個地步,加上接駁交通如鐵路、道路和隧道等,要花多少錢煩請專家計算,不過就算相關的防禦工程可以用錢興建,重大的哲學問題是:為甚麼要花大量金錢,買一個本來沒有的額外風險送給香港幾十萬市民?

香港現有居民點全部面對同樣的海水上升威脅,部份地區如大澳、鯉魚門及比較老舊的海岸線如堅尼地城特別高危,香港政府必須立即啟動工程規劃,查明甚麼地方急需提高海堤和盡早展開工程,同時要以世紀時間尺度的視野,同步規劃對付2100年海水上升1.5米和2200年上升5.1米的全港整全工程策略,及時循序漸進地施工,確保香港不出現去年(2017)澳門海水淹浸市區的場面。這項相當於沿岸興建海上長城的工程規模巨大,所需資金數目相信以千億元計,因此香港政府必須預留所需資金,最怕此刻建人工島,既為香港增添天災風險,又抽走急需用於保護原有社區的海岸工程的資金。

橫看豎看,建人工島貼錢買難受,為香港自找麻煩,呼籲政府尊敬大自然規律,聚焦氣候變化和海水上升的跨世紀威脅,放棄人工島,為現有居民點做好防禦海水入侵的工程吧!

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註1     香港天文台網頁,2018年9月7日:破紀錄的「山竹」
註2     《草雲居》,2018年10月13日:東大嶼人工島有多大浪?  
註3     IPCC, 2013: Fifth Assessment Report (Chapter 13).  
註4     NOAA, 2017: Global and Regional Sea Level Rise Scenarios for the United States.  NOAA Tech. Report NOS CO-OPS 083.
註5     土木工程拓展署網頁:波浪測量

(原文刊作者網站

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