由於海平面上升和氣候變遷導致地下水補給減少，到2100年，全球沿海含水層將面臨日益嚴重的鹽水入侵威脅。這種鹽水的蔓延將導致許多淡水水源無法飲用，破壞生態系統，並威脅基礎設施，尤其是在東南亞、墨西哥灣和美國東部等低窪地區。

根據美國國家航空暨太空總署（NASA）和美國國防部（DOD）的一項研究，到2100年，由於海平面上升和地下水供應的變化，美國東部沿海的流域將成為受地下鹹水入侵影響最大的地區之一。 美國國家航空暨太空總署的Terra 衛星於2023 年4 月21 日拍攝了這張照片。 圖片來源：美國國家航空暨太空總署

鹽水入侵： 沿海蓄水層面臨的日益嚴重的威脅

根據位於南加州的美國國家航空暨太空總署噴射推進實驗室（JPL）的研究人員的研究，到2100 年，海水預計將滲入全球約75% 沿海地區的地下淡水供應。 這種入侵會使許多沿海含水層的水無法飲用，也不適合灌溉，同時也破壞生態系統和腐蝕基礎設施。

這個過程被稱為海水入侵，發生在淡水和海水自然交匯並相互平衡的海岸線下。 陸地上的降雨補充或補給了沿海蓄水層（儲存淡水的地下岩石和土壤層），這些蓄水層通常流向海洋。 同時，海水在海洋壓力的驅動下向內陸推進。 雖然在兩者交會的過渡區會有一些混合，但對立力量的平衡通常會使海水一邊是淡水，一邊是鹹水。

現在，氣候變遷的兩個影響正在使天平向海水傾斜。 在地球暖化的刺激下，海平面上升導致海岸線向內陸遷移，增加了推動鹹水向陸地流動的力量。 同時，由於降雨量減少和氣候變暖，地下水補給速度減慢，削弱了一些地區地下淡水的流動力量。

根據NASA-DOD 的一項研究估計，到2100 年，鹽水入侵將影響全球每四個沿海含水層中就有三個的地下水。 資料來源：NASA/JPL-Caltech

繪製全球鹽水入侵地圖

這項最近發表在地球物理研究快報上的研究評估了全球6 萬多個沿海流域（將一個地區的所有降雨和融雪引入一個共同出口的陸地區域），繪製了地下水補給減少和海平面上升將如何各自導致海水入侵，同時估計了它們的淨影響。將這兩個因素分開考慮，研究報告的作者發現，到2100 年，在所研究的沿海流域中，82% 的地區僅靠海平面上升就會將海水推向內陸。 這些地方的過渡區的移動距離相對較小：與目前的位置相差不超過656 英尺（200 公尺）。 易受影響的地區包括東南亞等低窪地區、墨西哥灣沿岸以及美國東海岸的大部分地區。

同時，在所研究的45% 的沿海流域中，補給速度減慢本身就會導致海水入侵。 在這些地區，過渡帶將比海平面上升時向內陸移動得更遠–在某些地方可以達到四分之三英里（約1200 公尺）。 受影響最大的地區包括阿拉伯半島、澳洲西部和墨西哥下加利福尼亞半島。 在大約42% 的沿海流域，地下水補給將增加，從而將過渡區推向海洋，並在某些地區克服海平面上升的海水入侵影響。

總之，根據這項研究，由於海平面變化和地下水補給的綜合影響，到本世紀末，77% 的受評估沿海流域將發生海水入侵。

減輕入侵的管理策略

一般來說，較低的地下水補給率將推動鹹水向內陸入侵的程度，而海平面上升將決定鹹水入侵在全球的範圍。 JPL 的地下水科學家、本文第一作者凱拉-亞當斯（Kyra Adams）說：”根據所在的位置以及哪一個因素占主導地位，管理影響可能會發生變化。”

她說，舉例來說，如果低補給量是一個地區入侵的主要原因，那裡的官員可能會透過保護地下水資源來解決這個問題。 另一方面，如果人們更擔心海平面上升會使含水層過度飽和，官員可能會轉移地下水。

全球努力和一致的框架

這項研究由美國國家航空暨太空總署（NASA）和美國國防部（DOD）共同資助，是評估海平面上升將如何影響國防部沿海設施和其他基礎設施工作的一部分。 該研究使用了HydroSHEDS 收集的流域信息，HydroSHEDS 是由世界野生動物基金會管理的一個數據庫，它使用了來自NASA 航天飛機雷達地形圖任務的海拔觀測數據。 為了估算到2100 年海水入侵的距離，研究人員使用了一個模型，該模型考慮了地下水補給、地下水位上升、淡水和海水密度以及海平面上升造成的海岸遷移等變數。

研究報告的共同作者、JPL 氣候科學家、NASA 海平面變化小組共同負責人本-哈姆林頓（Ben Hamlington）說，全球情況與研究人員看到的沿海洪水類似：”隨著海平面的上升，各地洪水氾濫的風險也在增加。

他補充說，一個全球一致的、能捕捉在地化氣候影響的框架，對於那些不具備自行製定框架的專業知識的國家來說至關重要。

“資源最少的國家受海平面上升和氣候變遷的影響最大，”哈姆林頓說，”因此這種方法大有裨益。”

編譯自/ scitechdaily