本世纪末可能带来百年一遇的洪水
2016年5月，波托马克河涨潮淹没街道后，弗吉尼亚州亚历山大老城。随着海平面向沿海基础设施倾斜，像这样的洪水将会更加频繁地发生。鸣谢:NOAA
（蜘蛛网eeook.com）据美国地球物理联合会（Gabriella Lewis）：一项新的研究发现，即使在二氧化碳排放到2040年达到峰值的温和情景下，到本世纪末，大多数沿海社区每年都会遭遇100年一遇的洪水。早在2050年，世界各地平均每9到15年就会经历100年一遇的洪水。
100年一遇的洪水是一种极端水位，在任何给定的年份都有1%的几率被超过，并且是基于历史数据的。尽管名字如此，百年一遇的洪水可能会连续多年袭击同一地区，或者在一个世纪内根本不会发生。但是一项新的研究发现，这些历史趋势将不再为未来的洪水提供准确的预测。
“在气候变暖的情况下，我们预计平均每100年超过一次的阈值将会被更频繁地超过，直到它们不再被视为100年一遇的事件，”土木工程师、阿拉巴马大学教授Hamed Moftakhari说，他负责监督该项目的实施。这项研究发表在《地球的未来》上。
在海岸上，极端的洪水可能是由风暴、潮汐和海浪推向内陆的水引起的，但这项研究专注于在更长的时间范围内导致洪水的一个因素——海平面上升。随着海平面上升，沿海基础设施将更靠近水面，使得风暴、潮汐和海浪更有可能影响社区。
研究人员使用来自世界各地300多个验潮仪的数据进行趋势分析，并在国际气候变化专门委员会概述的两种碳排放情景下估计未来的极端海平面:如果二氧化碳排放量在本世纪末继续上升，如果二氧化碳排放量在2040年达到峰值，然后下降。在这两种情况下，他们发现海平面上升将导致他们研究的大多数地区百年一遇的洪水事件增加。
Moftakhari说，积极的土地规划、城市发展和沿海保护措施可以帮助社区减少洪水和避免灾难，这要从对未来沿海条件的现实预测开始。
上图显示了新研究中用于极端海平面频率分析的300个验潮仪的位置。颜色显示了该研究如何预测在中度碳排放情景下，历史100年水位的重现期将在2050年缩短。红点表示重现期预计将缩短至2年。绿点表示12年的预测回报。鸣谢:地球的未来(2023)。DOI: 10.1029/2023EF003649
建设更安全的未来
设计海堤、海堤和防波堤等结构以保护社区免受这些极端洪水影响的工程师们依靠一种称为平稳性的概念来预测未来的水位。
“在平稳性方面，我们假设我们在过去观察到的模式在未来将保持不变，但气候变化下有许多因素正在调节这些模式，”Moftakhari说。"我们不能再假设沿海洪水的平稳性了."
以前的研究依赖于极端海平面的平稳估计来预测100年一遇的洪水，但这项研究使用了非平稳方法，并发现极端海平面的变化对于许多验潮站来说是不一致的。
随着气候变化，海洋温度上升和冰川融水导致海平面上升，增加了沿海洪水的频率和严重性。因此，工程师需要对未来洪水风险的准确估计，而不是假设我们不断变化的未来将反映历史上的沿海模式。
“之所以如此具有挑战性，是因为大多数工具、设计指南、实践手册等都是基于平稳性的假设，”Moftakhari说。“它们需要更新，以使我们能够跟上变化的速度。”
另一项研究显示，超过6亿人生活在地势低洼的沿海地区。这个数字预计还会上升。设计良好的海岸防御结构在沿海社区抵御大洪水的能力中发挥着重要作用。
虽然平均海平面正在上升，但结果不会在所有地方都一样。高纬度地区可能会经历海平面下降，因为厚重的冰盖融化，下面的土地上升。或者，像墨西哥湾这样的地区正经历着比全球平均水平更快的海平面上升速度，因为陆地正在逐渐下沉。根据Moftakhari的说法，沿海社区将需要基于当地信息的独特解决方案来满足他们的需求。
“我们知道平均海平面正在上升，问题是:我们将如何应对？”莫夫塔哈里说道。“我们已经看到海岸的许多部分被永久淹没并失去土地，许多沿海城市和岛屿正经历比过去更频繁的洪水——是时候学习如何处理非平稳性了。”
但Moftakhari表示，他决心保持乐观，提醒我们灾难是人类决策的结果，而不仅仅是危险。
“不要忘记，这都是关于我们预计在没有缓解措施的情况下会经历的水位，”他说。"技术进步将会增强社区的复原力."
