有些洪水非常严重，一个世纪很少发生一次以上，但到 21 世纪末，海平面上升可能会威胁沿海社区，每年都会发生极端洪水。一项新的研究发现，即使在二氧化碳排放量到 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，全球地区平均每 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，在任何特定年份都有 1% 的机会被超过，并且基于历史数据。 尽管有这个名字，但 100 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。 然而，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前景。

土木工程师兼教授哈米德·莫法卡里 (Hamed Moftakhari) 表示：“我们预计，在气候变暖的情况下，平均每百年就会超过一次的阈值，直到它们不再被视为 100 年事件。” 阿拉巴马大学负责监督该项目。 这项研究最近发表在 AGU 杂志《地球的未来》上，该杂志针对我们星球及其居民的过去、现在和未来进行跨学科研究。

2016 年 5 月，弗吉尼亚州亚历山大老城，波托马克河涨潮淹没了街道。 随着海平面逐渐逼近沿海基础设施，此类洪水将会更加频繁地发生。 图片来源：NOAA

海平面上升：迫在眉睫的威胁

在沿海地区，极端洪水可能是由风暴、潮汐和海浪将水推入内陆造成的，但这项研究重点关注在更长时间内导致洪水的一个因素——海平面上升。 随着海平面上升到海岸，沿海基础设施将更靠近水域，使风暴、潮汐和波浪更有可能影响社区。

研究人员利用来自世界各地 300 多个验潮仪的数据进行趋势分析，并估计国际气候变化专门委员会概述的两种碳排放情景下的未来极端海平面：如果二氧化碳排放量在本世纪末继续上升 ，以及如果二氧化碳排放量到 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点的 100 年一遇的洪水事件增加。

莫法塔哈里说，积极主动的土地规划、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，而这首先要对未来沿海状况进行现实预测。

预测洪水模式的挑战

设计海堤、海堤和防波堤等结构以保护社区免受极端洪水侵害的工程师依靠称为平稳性的概念来预测未来水位。

“在平稳性方面，我们假设我们过去观察到的模式在未来将保持不变，但气候变化下有很多因素正在调节这些模式，”莫法卡里说。 “我们不能再假设沿海洪水是稳定的。”

以前的研究依靠极端海平面的固定估计来预测 100 年一遇的洪水，但这项研究使用非固定方法，发现许多验潮站位置的极端海平面变化并不均匀。

随着气候变化，海洋温度升高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程度。 因此，工程师需要准确估计未来的洪水风险，而不是假设我们不断变化的未来将反映历史沿海模式。

“它之所以如此具有挑战性，是因为大多数工具、设计指南、实践手册等等都基于平稳性假设，”Moftakhari 说。 “它们需要更新，以使我们能够跟上变化的速度。”

应对多样化挑战的本地解决方案

另一项研究表明，有超过 6 亿人生活在低洼沿海地区。 这个数字预计还会上升。 精心设计的海防结构对于沿海社区抵御特大洪水的能力发挥着重要作用。

虽然平均海平面正在上升，但各地的结果并不相同。 随着厚重的冰盖融化和下面的土地上升，高纬度地区的海平面可能会下降。 另外，墨西哥湾等地区的海平面上升速度快于全球平均水平，因为陆地正在逐渐下沉。 Moftakhari 表示，沿海社区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？” Moftakhari说。 “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比过去更频繁地遭受洪水——是时候学习如何应对非平稳性了。”

但他决心保持乐观，提醒我们灾难是人类决策的结果，而不仅仅是危害。 “不要忘记，这完全取决于我们在不采取缓解措施的情况下预计会经历的水位，技术进步将会增强社区的恢复能力。”