科学视点

精密测量院等在潮汐变化对美国海岸洪灾发生频率影响研究中获进展

  中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员柳林涛、博士研究生李思达与美国中佛罗里达大学助理教授Thomas Wahl等开展合作,首次评估了潮汐变化对海岸洪灾发生频率的影响,指出潮汐长期变化对海岸洪灾的贡献,相关研究成果发表在国际期刊《科学·进展》上。

  海岸洪灾一般是指沿海地区由海平面上升、风暴潮增水和天文大潮等引起的极值水位而导致的洪水。沿海城市人口稠密,低海拔的海岸居住着世界上3.1亿的人口,每年受到海洋自然灾害的损失高达百亿美元。在海平面持续上升的前提下,2100年将有0.2-4.6%的人口受到海岸洪水的影响,带来的经济损失高达全球经济总量的0.3-9.3%。2018-2020年,美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration)连续3年发布了美国地区的海岸洪灾报告与预警,指出未来可能频发的洪灾事件。

  海岸洪灾有多种形式,Nuisance flooding(NF)是其中一种,其定义尚无统一认识,可理解为小型洪灾(水),即:潮水以低水位淹没沿海城市,对城市居民的正常工作生活,特别是城市道路交通造成影响,但对公共安全和社会发展不构成巨大威胁。当前,NF主要影响低洼和露天的资产或基础设施,例如道路,港口,海滩等。尽管NF破坏性较低,但其累积的影响在美国诸多地方已成为严重问题。NF事件增加通常归因于相对海平面的上升。1993-2007年,全球平均海平面以3.3±0.3 mm/yr的平均速度上升;2014年,其加速度高达0.084±0.025 mm/yr2。显然,高水位与洪水阈值之间的差距随海平面的上升逐渐缩小,使得城市越发暴露于洪水中。过去几十年中,美国沿海地区的NF事件发生频率呈现线性、加速或指数型增长(提高了3到9倍,最快的翻倍周期为5年)。

  沿海和河口潮汐的演变是NF频率(和持续时间)变化的另一个驱动因素,但研究不足。该研究对位于美国海岸的40个验潮站的长期潮汐资料和数据分析发现,由于潮汐增强,有18个地点的小型洪水的频率增加,而潮汐的减弱抑制了11个地点的小型洪水发生。河口的NF频率变化最大,主要由人为因素,例如河道疏浚等引起。研究还发现,在海平面上升的背景下,潮汐变化(增强)额外增加了约27%的小型洪水发生频率。

  该研究由中科院精密测量院大地测量与地球动力学国家重点实验室、美国中佛罗里达大学等多家单位合作完成,李思达为论文第一作者,柳林涛和Thomas Wahl为论文共同通讯作者。研究工作得到科技部国家重大科学仪器开发专项和国家留学基金委员会的支持。


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