臺灣四周環海,海岸線長達1,139公里,雖僅為36,000平方公里土地總面積的3%,但因內陸約2/3土地為丘陵及山地,可供利用的台地及平原不多,因此海岸地區成為主要的開發與利用對象。然而近年受到全球氣候暖化的影響,海平面不斷上升,海岸地帶直接受到衝擊,成為全球氣候變遷必須因應及調適的八大議題之一。
尤其是海岸地區位處陸地與海洋的交界地帶,其環境涉及陸上岩石圈、海洋的水圈及大氣圈三者交互作用的影響,為各種外營力地形變遷最複雜多變的一種。例如:它同時涉及建設性與破壞性地質作用,大量漂沙堆積或地殼抬升等建設性地質作用固然可增加新的土地,但強大的波浪或暴潮帶來的破壞性地質作用卻同時可能將這些土地侵蝕而無法復原,花東海岸即為實例。因此,不管用工程防護或非工程措施因應海岸變遷,尤其是海岸侵蝕後退問題,先了解海岸變遷因素都是首要的步驟,讓解決對策有脈絡可尋。
綜合眾多學者及專家的研究,影響海岸變遷的主要因素有氣候、海岸外營力作用、沈積物收支、海平面升降、人類活動等(見圖1),若再細分可分為自然及人文兩大類。
(一)地質構造
岩石種類不同產生對波浪抗蝕力和抗壓強度的差異而產生不同的後退形態和速率。而抗蝕力的強弱除岩性外(如圖2),又受裂面,如層理或節理、斷層等,及層態,如水平或傾斜(順向坡或逆向坡)的影響,這些都決定海岸後退的速度及形態。

圖2. 鬆軟的岩層(上圖,砂礫堆積層)和較堅硬的火山堆積岩層(下圖)易受侵蝕而後退
(二)波浪作用與暴潮
根據一系列實驗室的水工研究,指出波浪對崖腳的侵蝕是造成海崖持續後退的主因,且強調偶發性事件,如颱風帶來的風暴激浪為造成海崖急速猛烈後退的動能,同時對海灘及沙丘也造成嚴重侵蝕,造成海岸後退(如圖3)。且波浪對崖腳的侵蝕有其季節性,隨季節的差異帶來的水位高度,風暴激浪強度及海濱寬度差異均影響受蝕速率的快慢。

圖3.1990年歐菲莉颱風的暴浪侵蝕花蓮海岸,並使花蓮港內的船隻斷纜擱淺在南濱海岸
(三)地殼升降或海準變動
地殼上升或海準下降固可增加海岸土地(圖如4),但也經常增加海岸坡降或影響海崖高度,進而影響海岸後退。地殼沉降更會使海水加深,增強波浪能量而加速後退。

圖4. 恆春半島地殼上升,隆起珊瑚礁成為海岸階地
(四)海岸輸沙收支平衡
陸源沉積物的供應,也就是沉積物的收支是否平衡,如果河流帶出來的沉積物多於海水帶走的量,海岸自然向外伸展,反之則後退。以臺灣西海岸為例,在没有人為干擾的年代,西海岸各大河川如大甲、大肚、濁水、曾文溪等大河每年大量輸沙至海岸沈積,海埔地不斷向外伸展,許多清朝時臨海的港口,如鹿港等現今已位於內陸,可為例證。
但如今有多段海岸持續後退,加以分析可發現西海岸大部海底平淺,侵蝕性磯波近岸邊時能量已衰減,之所以呈現侵蝕後退,推其主因之一為陸地上各種攔河工程(如水壩)及採砂石,使河川輸沙驟減,使海岸沉積物的收支失衡所致。以淡水河流域為例,石門及翡翠水庫及上游攔沙壩修建後,加上河床的採砂,使輸沙大減,使河口南岸的八里海岸後退(如圖5)。

圖5. 淡水河口南岸的八里挖子尾海岸後退,數個碉堡掉落海中
(五)海床坡度
海床坡度平緩,河川帶出的淤沙容易堆積,海岸乃得以成長;相反地,若海底坡度陡峻,平台上的沉積物受海流侵蝕,不易保留堆積,或遭急速搬運入深海。海床坡度也影響波浪能量,若坡度平緩,海浪在外海即逐漸破碎,能量已衰減大半(如圖6)。若海床坡度大,深水區接近陸地,波浪行進底部未受阻礙,乃得以長驅直入,以高能量侵蝕海岸(如圖7)。

圖6. 海床坡度緩,磯波靠近海岸時,能量已衰減

圖7. 花東海岸海床坡度大,波浪靠近陸地以高能量侵蝕海岸
二、海岸變遷的人為因素
(一)海岸結構物的影響
海岸結構物,如突堤、離岸堤會改變波浪及沿岸流運動的情形,進而引起漂沙方向及量的改變,造成在海岸結構物上游側堆積,下游側侵蝕的現象,稱為突堤效應(如圖8)。當海岸結構物伸入海中的長度愈長,其所造成的影響也就愈明顯,在臺灣各處海岸此種個案造成的後退現象越來越多。如:
1.花東海岸:鹽寮船澳造成其北側漂砂堆積(如圖9)。南側海岸後退(如圖10)。
2.宜蘭海岸:烏石港突堤造成南側頭城海水浴場漂沙消失(如圖11),海岸後退,而在烏石港北側形成大量漂沙堆積。
3.西北海岸:觀音鄉大潭火力發電廠修建突堤後,造成其南側新屋溪口北岸海岸後退60餘公尺。大園鄉竹圍漁港修建遊艇港突堤後,其南側造成20-40公尺左右的後退。

圖8. 突堤效應過程

圖9. 花東海岸鹽寮船澳修建造成突堤效應,北側漂沙堆積

圖10. 鹽寮船澳南側海岸後退

圖11. 烏石港建港造成突堤效應,使頭城海水浴場海岸漂沙流失
全球氣候變遷加速海岸變遷
除了上述影響海岸變遷的主要因素外,近幾十年全球氣候變遷產生的極端劇烈氣候正不斷衝擊海岸的環境。以臺灣最常見的颱風為例,大氣暖化及海溫上升造成的颱風威力加強,降雨強度及累積雨量增加,造成高山地區不穩的坡面崩壞及土石流,隨之而來的逕流將這些崩壞的物質携帶入海,固然增加堆積於海岸或河口的漂沙,提高海岸的穩定性,但這些被逕流搬運帶入的崩壞物質,大部份沈積在河床上,携入海的僅占一部份。以莫拉克颱風為例,在高屏山區降下超過3,000公厘的雨量,造成重大的災損,但崩壞的土石大部份堆積在高屏溪流域的河床上,甚至達10-20公尺的高度,高屏溪口向外堆積延伸並不顯著。
此外颱風帶來的海水面上升,引發的暴潮,常沖毁海岸工事及造成沿海地區海水倒灌,因地勢低漥難以消退,甚至長期積水,造成鹽化的濕地,無法回復成可耕種的良田。雲林縣口湖鄉的下湖口因地勢偏低,超抽地下水而致地盤下陷,本易積水,又加上1986年韋恩、艾貝颱風及1996年賀伯颱風,引發的暴潮造成海水倒灌,現今已形成一廢耕的「成龍溼地」即為一例(如圖12)。颱風強大風力產生滔天巨浪,在臺灣東海岸的紀錄可達20.5公尺(1990年歐菲莉颱風,花蓮港波高紀錄)常越過防波堤或消坡塊,造成急劇的侵蝕、崩壞與後退(如圖13),花東海岸的侵蝕後退大部份為此因素所造成。
圖12. 風暴潮使海水倒灌積水不退形成的「成龍溼地」
圖13. 花東海岸遭颱風強浪侵蝕,都蘭海崖不斷崩毁後退
全球暖化造成的高緯度冰帽(如圖14)及冰川(如圖15)快速溶解,例如南極的冰層一直在崩解,自1992年以來的冰層已融解13.3兆噸,全球海面上升0.63公分。加上海水變暖產生的熱膨脹效應造成的海平面上升,逐漸淹没海岸低地,也增加了海水侵蝕的能量,並造成土地及地下水鹽化,更是全球海岸都無法逃避的變遷趨勢。且臺灣目前海面上升的速率年達2.51公厘,已高於世界海面上升每年平均的2公厘平均速率。
未來海平面上升的高度也有加快的趨勢,例如聯合國跨政府間氣候變遷委員會(IPCC) 1955年的第二次報告指出至2100年,全世界海平面將可能上升約50公分,但2007年的第四次報告已修正為59公分,去(2019)年9月27日公布的第五次報告已提高到82公分,更使海岸低地區的地形變遷更加嚴峻。據估計若海平面上升1公尺,臺灣西部可能會有1/5的土地會淹没,尤其在地盤持續嚴重下陷的地區。世界上許多海拔地勢低的國家如馬爾地夫、吐瓦魯將慢慢沈淪而消失。
圖14. 全球暖化使南極的冰層快速崩解
圖15. 美國阿拉斯加地區冰河因暖化而崩解
臺灣的海岸變遷現況及問題
近幾十年來影響臺灣地區海岸地區地形變遷的另一因素為人為開發與利用,如水庫及攔沙壩的修建,各類漁港、工商港、濱海工業區、電廠(含附屬港口)(如圖16)、廢棄物處理廠等已林立於海岸上。沿海養殖漁業的超抽地下水及農業灌溉的大量取用地下水,引起的地盤下陷等也是臺灣地區海岸變遷的主因,尤其是西部及西南部海岸尤為嚴重。
圖16. 桃園市觀音區大潭火力電廠興建突堤(照片上端)造成南側岸後退,藻礁出露
在上述影響海岸變遷的自然與人為因素開發的雙重影響下,根據近年來的調查,臺灣地區的海岸線除了北部及東北部的岩岸,南端的珊瑚礁海岸,以及修築海堤及消波塊保護的海岸段外,其他地區的海岸線,如西北、西部、西南及東部海岸均呈逐年後退的情況,沿海地區的海灘、農田、家園不斷流失淹没,海崖不斷崩退,沿海公路也因為海岸後退、維修費用過高而放棄,路線陸續內移,如花東海岸公路由日據期至今某些路段已第三次改道。
海岸變遷除了衍生國土流失,經濟受損的實質損失外,也衍生一些難以想像的社會問題。近五十年來海岸後退最嚴重的花東海岸就出現兩種案例:其一為一位長濱鄉的農民位於海岸的田地被侵蝕流失後,建了一艘排筏出海捕魚,因未申請漁民證而被海防取締,很無奈地抗議道:「我的田地已在大海裡,為什麼不能在我家的田裡捕魚!」。
其二為花東地區的銀行都有銀行空有抵押品的案例,因為東海岸若干居民把土地拿到銀行辦理抵押貸款,幾年後無力償還,銀行向法院聲請執行拍賣抵押品,銀行人員帶著法院執行人員查封,卻找不到土地在那裡,問貸款人土地位置,貸款人指著海邊說:「在那邊,土地已被海浪侵蝕掉,已變海啦!」這不是笑話,已退休的周姓行員說,在他手裡及某銀行的同業,都遇到好幾十件相同的情形,銀行成為空有抵押品的「他項權利證明書」的受害者,貸款地主也是空持「土地所有權狀」被害人,這就是東海岸居民傳奇的真實故事。
海岸變遷的調適與因應對策
一般而言,海岸變遷的調適與因應方法有非工程措施與工程防護兩類方法。非工程措施包括加強海岸海象包括波浪、潮汐、海流的監測調查與建立資料庫,藉此建立潛勢災害地區的預警系統,繪製防災地圖及規劃避災措施。
另一種作法為調整土地利用形態或設置緩衝區,如臺灣花東海岸將成功鎮以南嘉平海岸,容易被侵蝕的路段向內陸遷移至高位海階。英國於2005 年起開始推動「還地於海」的計畫,把原本圍墾於海岸地帶的海堤拆除,回復成為潮間帶、溼地及潟湖,海鳥及其他生物也回歸棲地,重新恢復為海岸自然的生態系。不但可成為自然與海岸人為開發地帶間的緩衝區,對減緩溫室效應,間接減少海岸變遷的衝擊也做出了貢獻。但這種作法大概在地廣人稀,海岸土地利用不密集的地區才較為可行。澳洲即為一例,在該國地廣人稀、風急浪大的南部海岸,幾乎不予干涉地讓海水的力量發威,造就出有多樣化的海崖、海蝕柱之美不勝收的大洋路侵蝕後退海岸(如圖17)。
圖17. 澳洲南部大洋路海岸有自然侵蝕後退造成多樣化的海崖與海蝕柱
工程防護的因應方法則大部份以硬體的建設為主,最常見的為:
1.構築砂場可緩衝波浪侵蝕(如圖18),最常見但成本最高的是建造海堤加上消波塊,阻擋海浪並消弱波浪能量(如圖19)。
2.興建離岸堤、削弱海浪的力量,並在離岸堤與海堤或沙灘間增加沈積物的堆積。
3. 興建突堤則可調整海岸與波浪的侵入角度,降低波浪及沿岸流的能量降低侵蝕,並攔截漂沙(如圖20)。
4. 海灘及沙丘也可以設計編籬定沙或種植耐鹽的海岸植物穩定風吹沙及活動沙丘,減緩侵蝕與移動(如圖21)。
上述的硬體防護工程短期內雖可抵擋波浪的侵蝕,但堤趾會因波浪的反射,造成海堤前方的沖刷,常使前方的海灘消失。因此,在未來須長期面對氣候變遷威脅的海岸管理方式,最好是先評估非工程措施與工程防護兩者孰輕孰重,或讓海岸回歸自然平衡,才是今後解決海岸變遷問題的良方。
圖18. 桃園草漯沙丘海岸曾嘗試用砂場來減緩海岸侵蝕
圖19. 海岸後退常用硬體工法來處理,最常見的是海堤及消波塊(觀新藻礁海岸)
圖20. 宜蘭海岸後退,修建突堤來減緩
圖21. 桃園草漯沙丘海岸竹籬定沙,穩定風吹沙及活動沙丘,減緩侵蝕與移動