珠江三角洲地区未来海平面上升及风暴潮增水的耕地损失预测

珠江三角洲地区是中国海岸带中风暴潮灾害最集中的区域之一。在全球气候变化和海平面上升的影响下,风暴潮灾害将对该地区农业生产造成巨大的损失。在借鉴相关经验与研究的基础上,建立风暴潮增水灾害耕地产量损失评估模型,选择广东省珠江三角洲地区为研究区域,以该地区的DEM、土地利用等数据为基础,通过实地调研获取当地的作物种植结构、轮作方式、作物单产、不同淹没高度下不同作物的损失率等数据资料,基于未来海平面上升及风暴潮增水的不同时间情景,估算并分析了2030、2050及2100年珠三角地区耕地受灾范围的空间分布特征及产量损失变化情况。结果表明：受气候变化的影响,未来珠三角地区风暴潮影响下的耕地淹没面积比重不断上升,其中阳江、佛山和东莞等地耕地淹没面积从2030年到2100年增加较为明显,广州和珠海的耕地淹没面积增加幅度则较为缓和。从耕地淹没造成的农业产量损失来看,蔬菜、稻谷和花生等主要作物的损失产量比重呈现增加趋势,且蔬菜的增幅最大,其次是稻谷。其中广州、江门、阳江等地稻谷、花生、蔬菜的损失产量比重均表现为持续上升。     

珠江三角洲地区风暴潮灾害工程性适应的损益分析

在全球增暖及海平面上升背景下,风暴潮极端事件愈加严重,修筑海防工程是沿海地区应对和适应风暴潮灾害的主要工程性措施。以珠江三角洲为研究区,基于风暴潮历史灾害数据,分析了风暴潮增水与社会经济损失的关联性;提出了定量评价工程性适应风暴潮灾害的经济损益理论关系模型;推算了未来极端事件情景下,珠江三角洲海防工程建设的适应效果。结果表明,珠江三角洲地区风暴潮灾害的灾损率与增水呈显著正相关。海防工程建设高度在1.69~11.85 m内处于收益状态,其中5.22 m时收益最大。基于2030年、2050年以及2100年海平面上升叠加风暴潮情景,将海防工程设防标准定为应对2100年20年一遇风暴潮时的收益最大,标准定为应对2100年100年一遇风暴潮时收益最小。     

风暴洪水主要承灾体脆弱性分析——黄浦江案例

脆弱性分析是自然灾害风险研究的热点问题之一。风暴洪水是上海黄浦江流域所面临的最主要自然灾害类型,历史上对该区域造成极为严重的灾害损失。通过多次灾后调查,结合前人研究成果,构建该区域7种主要承灾体经济损失脆弱性方程和人口脆弱性方程。基于前期黄浦江风暴洪水多情景危险性成果,开展实证研究,结果显示:经济损失和人口脆弱性分布自黄浦江上游地区向下游逐渐降低。最后,提出未来脆弱性研究中有待进一步完善和发展的工作。     

土地利用变化情景下杭州湾北岸极端洪灾风险评估

杭州湾位于长三角平原,该区域分布着大量的潮滩与湿地。未来随着海平面不断上升,更易引发自然灾害,尤其是风暴潮灾害,将使该地区社会经济发展面临巨大冲击。论文以多年土地利用与资产数据为基础,基于土地利用和资产的未来变化预测,结合多种未来极端洪灾情景,开展杭州湾北岸承灾体与暴露时空演化模拟,评估了上海市杭州湾北岸洪涝灾害风险。研究结果表明：从空间分布格局上看,现状情景下单位面积损失资产值的高值出现在浦东新区南部,而未来情景下单位面积损失值的高值覆盖整个杭州湾北岸南部沿海区域和金山区北部区域。就整个研究区而言,随着GDP的增长及极端洪灾情景下的暴露和淹没范围的增大,暴露资产和损失资产都在增长,年期望损失从现状情景的0.65亿元增长到未来典型浓度路径(RCP8.5H)情景下的3.04亿元。从风险评估结果来看,杭州湾北岸易遭受特大洪灾,必须实施洪灾风险敏感的城市规划,更新该地区的居民点和基础设施规划标准和规范。同时,应采取综合防范措施,加强杭州湾沿岸防洪能力。论文可为该区域未来城市规划、洪水风险应对措施和城市的韧性建设提供有效参考。研究方法相比传统的仅以当前土地利用及资产价值情景评估未来经济损失的方法更为合理有效,可为其他沿海地区的风险评估提供方法借鉴。     

海平面上升风险中国大陆沿海地区人口与经济暴露度

基于全球潮汐和浪涌再分析数据集,利用数字高程模型在ArcGIS空间分析工具支持下,提取了中国大陆沿海11个省市海平面上升可能淹没范围,结合人口、经济、土地利用数据构建海平面上升风险暴露度评估模型,评估中国大陆沿海地区海平面上升风险的人口和经济暴露度。结果表明：① 海平面上升风险可能淹没范围主要集中在长三角及苏北沿海、珠三角和环渤海等滨海平原地区,其中可能淹没范围最大的是江苏、上海等长三角地区;土地利用类型中受影响最严重的为耕地,约占受影响总面积的65%,其次为建设用地;② 基于2015年人口、经济统计数据,随着海平面上升水位值重现期的变化（10 a一遇至1000 a一遇）,海平面上升风险影响的人口和经济总量逐渐增加;对海平面上升风险暴露度而言,广州是暴露度等级最高的城市,高暴露度等级的区域仍集中于长三角及苏北沿海、珠三角、环渤海地区;③ 基于5种共享社会经济路径预估的人口和经济统计数据,随着海平面上升水位值重现期的变化,2025年和2100年受影响的人口、经济总量在不同路径下均呈增长趋势,常规发展路径下受影响的人口和经济总量最大,局部或不一致发展路径和不均衡发展路径下受影响的人口、经济低于其他3种路径;从重现期角度看,10 a一遇至1000 a一遇海平面上升风险的人口、经济暴露度向高暴露度等级转移;对比2025和2100年两时段的人口、经济暴露度,2100年的暴露度等级整体低于2025年。     

气候变化会给我们带来哪些影响

未来100年,全球海平面将上升18厘米到50厘米。主要的影响是在海岸带和三角洲地区,海防设施的投资和维护成本将明显增加。沿海地区发生洪涝情况将可能增加,使得当地的环境和经济受到影响。海平面上升还使得我们有些沿海地区已经发生的地面下沉会更加严重。除此以外,还有一些自然系统的影响,比如说在同样的风暴或者台风引发的风暴潮,由于海平面平均升高,使得风暴潮影响变得更为严重。对红树林等沿海生态系统,也会有影响。     

基于情景的上海台风风暴潮淹没模拟研究

台风风暴潮是上海地区面临的主要自然灾害类型,历史上对该区域造成了极为严重的灾害损失。通过上海沿海多站点水文频率分析结果发现,由于高标准海塘的防护,上海发生风暴潮漫堤淹没的几率较小。在此基础上,构建了两处溃堤点6种重现期台风风暴潮溃堤情景,采用高精度洪水数值模型(FloodMap)开展台风风暴潮淹没情景模拟。结果显示,溃堤情景下,风暴潮淹没仅发生在局部小范围区域内。因此,可以认为在目前高标准海塘的保护下,上海受台风风暴潮灾害影响有限。但是,未来需重点关注全球气候变化可能导致的极端台风风暴潮事件。     

报告称上海海平面上升到2050年存海水侵入可能

在今年11月发布的《长江流域气候变化脆弱性与适应性》报告指出,近30年来,上海沿海海平面上升了115毫米,高于全国沿海平均的90毫米。综合国内外各方专家预测,到2030年,上海相对海平面将比2010年上升12厘米,到2050年上升25厘米。上海河口海岸科学研究中心总工程师吴华林博士认为这绝非是危言耸听,“从理论上说,如果不采取积极防御措施,到2050年,上海存在被海水侵入的可能。”     

基于复合情景的上海台风风暴潮灾害危险性模拟及其空间应对

综合考虑海平面上升、陆域和海域地形变化、海塘沉降等因素,本文以上海历史上引发强风暴潮的热带气旋TC5612、TC8114和TC0012为基础,构建了12种复合灾害情景,利用MIKE21 FM模型模拟分析了不同情景下台风风暴潮对上海造成的漫滩淹没影响.结果表明:以2010年为模拟基准年份,由于上海地区有高标准的海塘防护,发生风暴潮漫堤淹没的概率极低;但随着时间情景的改变,各情景要素强度加大,漫滩淹没危险性逐渐增大;在2040年的复合灾害情景中,以正面登陆类热带气旋造成的影响为最大,局部区域淹没深度可达3.0m以上,全市25.23％的海塘和防汛墙存在漫堤危险,漫堤淹没危险区的面积可达到909.53 km2.在此基础上开展了应急避难模拟及避难场所优化研究,进而针对性地提出了保护城市水源涵养区、开挖城市蓄水空间、提高部分海塘设防水平、加强城市排涝系统建设和优化城市应急避难场所布局等空间应对方案.研究成果给上海新一轮“城市安全与综合防灾规划”提供了科学依据.     

基于GIS的辽河三角洲潜在海平面上升淹没损失评估

辽河三角洲是海平面上升的主要脆弱区。本文以GIS为平台 ,以盘锦市 1∶10 0 0 0 0地形图和土地利用图作为底图 ,结合社会经济统计数据 ,获得地面 1km× 1km范围高程值以及评估单元基础数据 ,并计算出在没有防护、不同潮位背景、海平面上升不同高度的条件下 ,辽河三角洲未来海平面上升将淹没的土地面积、受灾人口和经济损失、生态损失 ,以及不同土地利用类型的淹没面积及相应的经济价值。可为制定区域减灾防灾战略提供科学依据     

基于数值模拟的黄河下游 不同情景溃堤洪水特性

通过研究黄河下游地区的溃堤洪水特性,为防洪减灾工作提供科学依据。本文以黄河下游地区的DEM,1958、1982、1996年典型历史洪水和2000年土地利用数据为模型初始输入,分4个模拟情景,依据黄河溃堤水流的特性,利用二维非恒定流模型对黄河下游不同位置决口情景下的洪水演进特性进行模拟,结果表明:洪水在演进过程中都会侵夺沿途河流行洪,进入下游后洪水会顺河归槽;在同一河段,同一年型洪水北岸不同位置溃口情景所淹没的面积大于南岸对应位置的淹没面积;黄河两岸洪泛区地理位置的差异,使两岸的洪灾程度具有区域差异;水深且流速大的洪水淹没主流区面积相对较小,水浅且流速小的非主流区面积相对较大。     

未来海平面上升对涠洲岛珊瑚礁的可能影响

根据涠洲岛珊瑚样品资料和涠洲岛海洋站实测雨量、盐度、pH、潮位、最大波高及珊瑚普查历史资料,分析气候变化、海平面上升对涠洲岛珊瑚礁的可能影响。结果显示:1)涠洲岛的多年平均雨量为1388mm,多年平均盐度为32.1,目前海水pH值为8.0~8.23,均在珊瑚生长合适范围内;2)用P-Ⅲ型算式得出涠洲岛的水文要素百年一遇极值为:年雨量2313mm,最高潮位514cm,最大波高6.1m;3)涠洲岛珊瑚生长率(6~8mm/a)大于海平面上升率(2.2mm/a),涠洲岛最大潮差为450~500cm,夏季白天遇低潮时,会增加珊瑚白化概率;4)若未来海平面上升30cm,遇上512cm高潮位与580cm最大波高,不会对涠洲岛珊瑚礁造成毁灭性破坏。     

黄河长江珠江三角洲近30年海平面上升趋势及2030年上升量预测

黄河、长江和珠江三角洲由于地面沉降等原因,过去30年的相对海平面上升率远大于全球或全国海平面上升率（约1.5mm/a）。下一世纪,根据IPCC的最佳估计,至2030年全球海平面将上升18cm。我国三大三角洲,根据目前地面沉降情况、发展趋势及政府的控制措施,估计2030年相对海平面上升量老黄河三角洲（天津地区）为60cm,现代黄河三角洲（山东省东营市地区）为30—35cm,长江三角洲（上海地区）为30—40cm,珠江三角洲20—25cm,以上估计数可供沿海有关决策部门制订今后长远发展规划及拟订政策时的参考。     

基于PGIS和水文-淹没模型的社区洪水风险分析——以浙江省台州市大田河流域为例

以浙江省大田河流域为案例,基于参与式地理信息系统（PGIS）开展野外调查,构建居民建筑及其室内财产的脆弱性曲线;利用HEC-HMS水文和HAND淹没模型,模拟6种洪水淹没情景,开展承灾体建模、暴露与潜在损失分析,从而实现社区尺度的多情景洪水风险分析。结果表明,基于PGIS的问卷调查和家庭访谈可有效收集社区本地知识并辅助完成风险分析。从2年一遇到500年一遇洪水,受淹建筑足迹由6.72%增至61.44%,总的暴露资产由23.24亿元增至222.48亿元;结合脆弱性分析得出,洪水潜在损失由3.86亿元上升为54.19亿元。社区的洪水年期望损失为4.89亿元,有必要采取综合性防洪适应措施,以应对未来可能加剧的洪水灾害风险。该研究可为开展社区参与式的洪水风险分析提供借鉴。     

基于FloodArea模型新疆山洪淹没模拟及致灾临界雨量阈值的研究——以皮里青河流域为例

以皮里青河流域为研究区,运用小时降水、土地利用类型、数字高程（DEM）、实测淹没深度等数据,基于FloodArea模型对研究区2010年5月2日、2012年6月3日、2016年5月9日、2016年6月17日洪水过程进行再现模拟,通过精度验证并建立了降水－淹没深度的关系,在此基础上确定了4个淹没等级对应的致灾临界雨量。相关分析得出喀拉亚尕奇乡累计8 h降雨量与模拟洪水淹没深度的相关性最好,达到了0.96,潘津乡降雨累计5 h的相关性最好,为0.99;通过实测数据对模拟淹没深度进行精度检验得出,喀拉亚尕奇乡和潘津乡两个考察点相对误差分别为0.47 m和0.1 m,误差率分别为31.33%和7.69%,FloodArea模型对研究区洪水过程模拟的效果较好,可以反映出该区域的洪水淹没情况,能为无水文资料的山区流域的山洪过程进行较为精准的模拟;按照山洪灾害等级划分标准和降水-淹没深度的关系得出,预警点累计5 h降水得到对应4个等级的致灾临界雨量阈值分别为：四级17.84 mm、三级32.39 mm、二级54.21 mm、一级76.04 mm。     

基于情景模拟的天津市滨海新区2020年暴雨内涝风险评估

基于多灾种复合动态风险评估理论,依据滨海新区2020年人口规划、土地利用规划以及社会经济发展计划,根据地面沉降和海平面上升预测结果设计了最不利、适中和最理想化三种情景;在此基础上,自行开发了基于GIS的洪水淹没区计算模块,模拟计算不同重现期暴雨内涝的淹没范围、淹没深度及淹没损失。结果表明:2020年,发生1 000 a一遇、200 a一遇和50 a一遇暴雨时,在最不利的情景一下:天津市滨海新区分别将有32.73%,29.34%和26.01%的土地不同程度受淹,受淹人口分别为338万、305万和264万,淹没损失分别达220.89亿元、181.39亿元和139.12亿元。     

中国各省级行政区未来气候耗能变化可能情景

利用7个全球耦合气候模式的集成结果,得到我国2020~2029和2050~2059年气温和度日变化的可能情景。结合社会经济发展的影响,计算得到我国各省级行政区未来气候耗能变化的可能情景。结果表明:我国未来平均年总度日有显著的降低,总度日的变化有明显的地域性,西部和北方地区降低,南方地区有所增加;取暖度日普遍降低,降温度日有不同程度的增加;2020~2029年和2050~2059年度日变化空间格局相似, 2050~2059年的变化幅度大于2020~2029年;未来我国南方沿海大部分地区的气候耗能有所增加,气候耗能下降区主要分布在北方、中部和西部地区;气候耗能变化空间格局有度日变化的作用,也受社会经济发展水平的影响,同一地区的各省(区、市)具体气候耗能变化值也有较大差异。     

海平面上升的生态损失评估——以深圳市蛇口半岛为例

受全球变暖和人类活动的影响,全球海平面上升威胁海岸带社会经济的可持续发展,已成为各国政府和科学研究关注的焦点。在总结前人研究成果的基础上,本文对区域海平面上升的生态损失评估进行了初步探索。以深圳市蛇口半岛为研究区,预测研究区2100年相对海平面上升幅度,评估海平面上升对风暴潮、土地淹没的影响以及造成的生态价值损失。研究结果表明:(1)风暴潮加剧。2100年相对海平面上升1m,100年一遇最高潮位重现期减为小于10年一遇。海平面上升后50年一遇和100年一遇最高潮位分别为3m和3.3m,威胁沿岸工程设施安全;(2)淹没沿岸土地。研究区内4816.2ha土地受到淹没威胁,占研究区面积的16.6%,其中以建设用地和养殖水域为主,分别占淹没区面积的近60%和30%,面临巨额经济损失;(3)生态价值损失在不同重现期潮位下分别达到1966.55万元/a、4472.92万元/a和5052.83万元/a,地均价值损失分别占深圳市地均GDP(2000年计价)的0.8%,1.1%和1.2%,使深圳市地均GDP(2000年计价)存在约一个百分点的潜在损失。     

未来气候情景下我国北方地区干旱时空变化趋势

干旱是我国北方地区最为突出的环境问题。根据WCRP耦合模式输出的未来气候变化逐月资料,基于降水-蒸发力标准化干旱指数（SPEI）,分析了IPCC SRES A1B、A2和B1三种情景下,2011-2050年我国北方地区干旱状况的时空变化趋势。结果表明：中国北方地区未来40 a呈现干旱化倾向,其中轻度和中度季节性干旱发生频率降低,重度和极端季节性干旱发生频率增加,增温引起的地表蒸发增加是极端干旱频发的主要原因。A1B、B1和A2情景下,2040s整个北方地区极端干旱频率增加、强度增强、影响范围明显扩大。极端干旱的增加可能给农业生产带来风险,采取有效应对措施,将有利于区域农业的可持续发展。     

基于PGIS的社区洪涝灾害概率风险评估——以福建省泰宁县城区为例

以福建泰宁县城区为例,基于PGIS 和概率（情景）风险分析方法,开展社区尺度的洪涝灾害风险研究。利用1949-2011年13 次历史洪灾资料,计算了洪水的强度-超越概率,得出大于洪峰流量2929.18 m³/s 和洪峰水位281.50 m的年超越概率为1.6%。在此情景下,县城淹没面积达1.3 km²（占总面积31.0%）,最大淹没深度超过3.5 m,最长淹没时间超过10小时,共有1846 幢建筑物（占全部建筑的42.2%）受影响。分别针对受灾区域房屋建筑、住宅室内财产和商户室内财产,建立灾损方程,评估损失价值,并绘制灾损地图。结果表明,洪涝灾害对社区造成的影响显著,有必要制定应急预案,建立早期预警等进行防灾降险。