离岸流,又称裂流,是在海浪和浅滩地形的共同作用下,形成的一股在冲浪区中迅速远离海岸的狭窄海流^[1]。离岸流在波浪出现的海岸上无处不在,且离岸流发生区域的海面一般较为平静,具有很强的迷惑性。它能迅速将没有防备的游泳者带离浅滩,带入深水区,甚至造成溺亡事故。

离岸流多发于夏季、大浪和落潮时,其持续时间由几分钟到几十分钟不等,长度可达30$\sim$100 m,甚至更长,并可能沿着海岸线移动,其发生的位置及其特征因海浪入射角度和沿岸地形的不同而产生变化。离岸流的流速大多在0.5$\sim$2 m/s,最快可达到3 m/s。我国著名游泳运动员孙杨在2016年里约奥运会男子200 m自由泳决赛中以1 min 44.65 s 的成绩夺冠,成为亚洲第一位男子200 m自由泳奥运冠军,然而他夺冠时的速度也不超过2 m/s。因而,一般人是很难在复杂的海况下在离岸流中逆流而上并游回海岸的。

综上所述,离岸流的迷惑性、不确定性和不可抗性,使它成为海滩上的隐形杀手,成为滨海游客的主要危险来源,它的存在已经严重威胁到滨海游客的生命安全^[2]。据统计,大约有80%$\sim$90%的海边救援与离岸流有关,在全球范围内离岸流每年致数百人溺水死亡,令数万人陷入危险。图1所示是2012年8月4日发生在韩国釜山海云台浴场的大型离岸流事故,当时有143名游客被离岸流卷走。

在美国,离岸流是首要的滨海灾害。在2013--2018年间,美国每年由离岸流事故造成的死亡人数约为70人,其中佛罗里达州每年死于离岸流的人数超过了因雷暴、飓风和龙卷风而死亡的人数总和。在2019年间,截止7月31日,据美国国家气象局的不完全统计,在全美范围内冲浪区死亡人数大致为55人,其中由离岸流造成的死亡人数为37人,占到了60%以上。

我国海岸线长度为1.8万公里,居世界第十位,拥有众多的滨海旅游资源。值得注意的是,一些热门滨海旅游海滩也存在着离岸流现象和大量溺水记录：三亚的大东海海滩每年至少营救溺水人员上百人,有时一天营救4$\sim$5人,溺水事故的主要原因是离岸流;2017年7月8日,广东省阳江市海陵岛发生了严重溺水事故,事故造成4人死亡和1人失踪,国家海洋局海洋减灾中心调查后确定为离岸流所致;2018年8月5日,青岛黄岛区万达公馆南侧的沙滩上,来自北京的一对8岁双胞胎女孩溺亡,也被认为与离岸流有关^[3]。 因而,离岸流也是影响我国滨海旅游经济的不利因素。相较于国外,国内公众和海滩管理部门对离岸流的概念比较模糊,常将这类事故与"暗流"等模糊海况相联系,缺少对离岸流的本质认识,同时公众对避险知识也不甚了解。

典型离岸流的形成与"风生水起"有一定的关系。风使海面泛起波浪,风浪的波动沿着海面传播。当风浪传播到近岸浅水区时,波高加大,且由于海底摩擦阻力迅速增大,波浪将会翻卷破碎(图2(a)),从而形成肉眼可见的破碎带(图2(b)中白色的浪花带)。在这个过程中,波浪会带着大量海水冲击海岸,当它们遇到海岸使得动能消耗殆尽时,海水达到最高位置。在自身重力的作用下,只能穿过碎浪带回流到海中。

若沙岸环境较为平缓,海水缓慢回落,此时便不会出现强劲的离岸流。但当海水受外界条件影响聚集起来,回落的时候就可能形成较强的离岸流。如果沿着海岸有沙脊或沙洲,沙脊或沙洲与海岸间又构成了狭长的凹陷带或海沟(图2(b)中椭圆圈所示),就必定会产生离岸流。在这种地带,波浪因携带大量动能可以使海水轻松越过沙脊或沙洲冲上海滩,但也因此消耗了太多的能量导致海水在回落过程中难以再越过沙脊或沙洲返回大海。凹陷带中的海水会越聚越多,最终大量的海水便从沙脊或沙洲上的某几处较低的缺口冲出,形成强劲的离岸流^[4]。可以看出,离岸流的产生本质上是重力作用下水的自发流动。青岛第一海水浴场、厦门椰风寨海滨浴场以及悉尼和墨尔本等地的多处海滨浴场都有这种沙脊–海沟地貌,也就多有离岸流导致的溺水事件发生。

这种以沙脊–海沟地貌为特征的典型离岸流类型,又被称为沟道离岸流,它主要由流根、流颈和流头三部分组成(图3)^[5]。

(1)流根：离岸流的源头,流根里的水来自于两侧的沿岸流,可以称其为补给流,补给流中的水则来自于涌向海岸的波浪。向岸波浪、补给流和离岸流共同构成了一个近岸水循环。

(2)流颈：流颈是离岸流宽度的最窄处,是离岸流的通道,宽从十多米至三十米不等,流动方向基本与岸边垂直,流速最大,是最危险的区域。流颈中的水来自流根,这些水经由流颈延伸到深海区和更远的地方,在那里,它最终减速并消散为一个膨胀的离岸流流头。流颈部分的水面通常看起来比较安静,没有白浪,颜色为深蓝色。但当沙脊缺口的海底状况较为粗糙或落差较大时,也可使得流颈处的海面泛起白沫(图3(b)),并有泥沙集中漂向深海。

(3)流头：由通过流颈的水汇聚而来,是离岸流向深海扩散的区域,达到流头的水可以通过波浪再一次被运输至岸边,完成近岸的水循环。流头呈扇形,可达100多米,并有显著的涡动。且由于涡动的影响,离岸流头的边缘常伴随出现泡沫带和海水浑浊现象。

典型离岸流的形成和结构特点,是最容易被公众理解的,但离岸流的类型和形成机制是复杂多样的。根据驱动离岸流流动的不同机制,可以将离岸流定义为三种常见的类型：(1) 在没有任何地形影响的情况下,完全受水动力的影响造成的纯水动力离岸流;(2)沿岸地理形态的变化强烈影响着海浪区和内陆架附近的水动力过程,从而产生的水深离岸流(第二部分所述的典型离岸流属于其中一种);(3) 主要受刚性边界的影响,如天然岬角或人造结构,而形成的边界离岸流,也称结构离岸流。

在以上基础上,由于波浪入射角、地形等多种因素的影响,按照Castelle等^[6]的理论和观点,每种离岸流又可以细分为两种有所区别的离岸流,因此一共可划分为六种离岸流类型：纯水动力影响的闪流和剪切不稳定离岸流,它们在时间和空间上都是可变的,发生在沿岸均匀的海滩上;受水深差异影响的沟道离岸流(即第二部分所述的典型离岸流)和聚焦离岸流,发生在相对固定的位置上,是由沿海岸地形的变化带动的水动力过程驱动的;受刚性边界影响产生的偏转离岸流和暗流,发生在自然岬角或人造结构附近。下面我们遵循Castelle等^[6]的理论和观点将分别简要介绍这六种离岸流类型。

此类离岸流完全受水动力的影响,只产生于沿岸均匀的海滩或海滩上平坦的部分。它们在空间和时间上的发生是短暂的,因此不可预测(图4)。

3.1.1 闪流

在沿岸均匀的开阔海滩上,由于波浪的自然扩散,尺度在十米左右的涡旋会随着破碎波浪的向岸运动而发生演化。这些涡旋一部分因摩擦消散,另一部分演化为更大尺度(可达百米)的涡旋,并经破碎带冲回外海。闪流,与这些短暂存在的大尺度涡旋相关联,是发生在近海的突发性的射流运动(图4 (a)和图4(b)),其发生是不可预测的,因而称作闪流。目前仍缺乏与闪流相关的波浪及其形态的现场数据。闪流具有以下显著特征：(1) 寿命相对较短(2$\sim$5 min);(2) 倾向于向下迁移;(3) 多发生在沿岸均匀的阶梯海滩。

3.1.2 剪切不稳定离岸流

在沿岸均匀开阔的海滩上,斜入射波驱动着沿岸冲浪区的洋流形成沿岸流。沿岸流可能在跨岸方向发生剪切作用,因而是不稳定的,其剪切不稳定性表现为沿岸形成不稳定的前进涡旋,其时间尺度为百秒,长度尺度为百米,涡旋经常会在近海岸边脱落分离。这种剪切不稳定性与局部近海洋流的向下漂移有关,因此称为剪切不稳定离岸流(图4(c)和图4(d)。

在大多数天然海浪区中,剪切不稳定涡旋的机制与水动力作用相比微不足道。因此剪切不稳定离岸流并不常见,只有在高度倾斜入射的海浪和沿岸均匀的海滩附近才可能发生剪切不稳定离岸流。

在波浪和潮汐情况稳定的条件下,受水深影响的离岸流在时间和空间上相对稳定。沿岸地形的不同会导致不同的水动力机制,由此产生两种受水深影响的离岸流(图5)。

3.2.1 沟道离岸流

沟道离岸流易于测量,在全球存在性广,容易预测,是记录最丰富、被人们理解最透彻的离岸流类型。本文第二部分便是以这种最典型的离岸流为例,对离岸流的形成机制进行简要介绍的。沟道离岸流中断了海边的浅滩,占据着冲浪区沙洲之间的深水通道,因此异常明显。

沟道离岸流在时间上相对稳定,它们可以在相对固定的位置持续数天、数周甚至数月,相对容易识别(图5(a)和图5(b))。

3.2.2 聚焦离岸流

聚焦离岸流也发生在固定位置,与沟道离岸流不同,这种变化是由于外部波浪区或内部沙洲不同位置的水深有差别,因此从外部来看特征并不明显,可能发生在沿海岸均匀的冲浪区海滩上。入射波在具有水深差别的海滩处向岸流动时,有可能会产生方向相反的沿岸水流。此时,若沿岸流动相反的两股水流汇聚在一起并离岸运动,即形成聚焦离岸流(图5(c)和图5(d))。

离岸流也容易发生在人造结构(堤坝、防波堤和码头等)以及天然的地质特征(岬角和露头岩石等)的附近,称其为边界离岸流。这些人造结构以及地质特征(刚性边界)可以有效地对其附近的离岸流的产生施加横向的阻力控制。边界离岸流是对结构的离岸流,因此有时也称其为结构离岸流或永久离岸流,它们在位置上保持不变,即使在小波浪的条件下也有可能发生。在某些情况下,它们的发生与刚性结构相邻的深水域有关,此时,这些水便显示为较暗的水域(图6)。

3.3.1 暗流

在受斜入射波影响的均匀海滩上,刚性障碍物对波浪的阻碍作用会引起沿岸波浪高度和波浪能量耗散的变化。在障碍物遮蔽侧的波浪能量较小,而在远离障碍物的地方波浪的能量较大,产生的压力梯度使得沿海岸的水流"向后"流向障碍物,之后在障碍物的旁边形成离岸流(图6(a)和图6(b)),因此暗流常发生于刚性边界的下波侧(遮蔽侧)。同时,斜入射波的暗流活动还受到波高、周期和入射波与海岸的夹角的影响。

3.3.2 偏转离岸流

在直的海滩上,以某一角度接近并冲击海岸线的波浪能够产生强烈的沿岸流。当它们到达障碍物附近沿岸时,由于障碍物的阻碍作用,沿岸流受物理边界影响而发生偏转,从而沿着障碍物向外海流动。因此,偏转离岸流(图6(c)和图6(d))发生在刚性边界(障碍物)的上波侧(外露侧)。实际上,如果在均匀平直的海岸上出现天然岬角(或类似人造结构),在斜入射波的作用下,岬角两侧都可能会出现离岸流,只是离岸流的类型不同：其上波侧出现偏转离岸流,下波侧产生暗流。

离岸流具有高度动态性和强烈的不稳定性,目前来看,准确预测所有类型离岸流的发生时间和产生位置仍无法实现。同时,普通大众对离岸流的辨识方法、易发区域及逃生策略,也没有足够的认识。大多数游客被卷入离岸流后容易产生慌张无助的情绪,使用错误的逃生策略,往往会给自身带来危险。因此,深入了解如何避开离岸流易发区域,准确识别离岸流,清晰认识离岸流的流动规律,以及身处离岸流中又有哪些应对策略等等,有益于人们增强安全意识,保障自身安全。在海滨旅游度假,远离离岸流危险,要从以下三个方面着手。

离岸流的类型众多,发生的时间和地点无法确定,因此对于对离岸流欠缺了解的普通游客,更应该遵守海滩安全规则。

(1)尽量选择管理正规的沙滩旅游区,提前与救生员了解海况,注意海边的警示牌。在划定的游泳区域游泳,并始终处于救生员的视线范围内。尽量不要去人烟稀少的野海滩和野海湾区域游玩,不要独自下海。

(2)观察海边情况,避开有缺口的沙丘以及有狭窄浑浊的条状水流的水区。

(3)在旅游之前查阅一下当地的海浪预报和潮时,因为低潮、大浪时更容易产生离岸流。风浪大的时候一定避免下海游玩。

在遵守海滩游玩规则的前提下,还应学会辨识常见的离岸流的方法,避开离岸流易发区域。对于离岸流来说,断裂的海浪是其重要的标志,其位置并不固定,一般发生于距海岸30$\sim$40 m处,其出现地点的海底比两边低。离岸流具有一些肉眼可见的特征,了解这些特征,有助于人们发现离岸流,远离危险。

(1)在较高处俯瞰海滩相对更容易发现离岸流(图7(a))。

(2)沟道离岸流最容易识别,通常表现为处于破碎波浪和急流之间较暗的、狭窄的离岸流动的水流间隙。它们可能会以较暗的路径出现在海浪中,因此要在破碎的波浪线中寻找间隙(图7(b))。

(3)离岸流会携带大量泥沙向海流动,因此水色较深(图7(c))甚至偏黄。

同时,离岸流具有突发性,了解一些离岸流的易发区域,有助于人们深入辨识离岸流,远离离岸流危险。离岸流的易发区域主要有以下几种(图8)^[7]：

(1) 白浪中断的水域(波浪线出现不连续的地方) (图8(a)),或有白色泡沫、泥沙集中漂向海中的相对平静水域。

(2) 两新月形沙洲中间的区域(图8(b))。

(3) 垂直于海滩,流过沙洲之间的深水通道(图 8(c))。

(4) 存在刚性障碍物的海滩,如礁石区域以及人造防波堤(图8(d))。

(5) 袋状海湾中,发生在海湾的中心或一端或两端(图8(e))。

若不可避免地被卷入离岸流中：

(1)保持冷静。离岸流只会将人带离海岸,一般不会把人向下拖拽。吸足气,人体会自然漂浮。不要尝试逆流游回岸边。

(2)寻求救援。随离岸流漂流,保存体力,及时呼救。即用最省力的方式踩水或漂浮在水面上,用大声呼喊或挥手的方式寻求救援。

(3)若周围无人,要明确自我逃生策略(图9)：首先,可尝试向与海岸保持平行的方向游动,看能否摆脱强劲的离岸流。如果成功摆脱,就继续与海岸保持平行游动一段距离,然后再朝着破碎波浪的方向游回岸边;如不能,就在离岸流的作用下继续向外海漂流,沉着地等待时机。等流速有明显减缓后,继续与海岸保持平行游动(注意此时仍然不要尝试直接游回岸边),然后朝着破碎波浪的方向游动,随后游回岸边。

(4)另外,作为普通游客,如果你在岸边发现有离岸流溺水者,请立即向救生员求助或拨打救援电话。可寻找漂浮物向溺水者投掷。请勿擅自下海救援。

离岸流是滨海旅游溺亡事故的隐形杀手。近年来,离岸流也愈发引起我国相关部门的重视。为应对频发的致命性海滩溺水事故,自然资源部海洋减灾中心正在全国范围内开展我国首次滨海旅游区离岸流灾害风险排查,发现大量滨海休闲海滩存在浅滩沙坝和裂流现象,排查中对一些高风险海滩进行了判定,并树立了离岸流警示标识(图10)。尽管如此,公众对于滨海旅游安全问题仍缺乏应有的关注,离岸流相关知识更是十分匮乏：有冲浪者将离岸流作为进入深海的快速通道,甚至有游客在海边游玩时偏向选择到没有波浪破碎带的"平静海面"戏水！本文综合国内外的一些相关研究对离岸流的形成机制以及分类进行了简单介绍,总结了辨识离岸流的方法和离岸流的多发区域,并在如何正确应对离岸流方面给出了一些建议。