林超英《要防海水會升多高:香港和人工島的世紀考慮》

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(註一),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。

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(註二),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。

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(註三)。

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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。

  • 圖片來源:註四
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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(註四),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,牽涉無數人畢生積蓄買入的家園,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。

  • 圖片來源:註四
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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(註五),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(註四),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。

面積十至二十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!

註一:破紀錄的「山竹」,香港天文台網頁,2018 年 9 月 7 日。

註二:東大嶼人工島有多大浪?,《草雲居》,2018 年 10 月 13 日。

註三:Fifth Assessment Report (Chapter 13),IPCC,2013。

註四:Global and Regional Sea Level Rise Scenarios for the United States,NOAA,NOAA Tech. Report NOS CO-OPS 083,2017。

註五:土木工程拓展署網頁:波浪測量