中科院烟台海岸带研究所侯西勇研究员团队在海平面上升淹没风险研究方面取得新进展

在气候变化对沿海地区产生的所有威胁中，海平面上升（SLR）导致的洪水淹没被认为是最严重的威胁之一，对海岸带的生态环境、经济社会发展和人类生活都产生极大的负面影响。中国海岸带区域南北跨度大，自然地理和经济社发展特征也极为多样化，未来时期海平面上升导致的洪水淹没特征及综合风险具有显著的复杂性和时空异质性，给沿海政府部门制定行之有效的适应性政策和措施带来很大的挑战。
9 q5 F0 t9 L/ P( h. O中国科学院烟台海岸带研究所侯西勇研究员团队基于遥感大数据、超算平台、数值模型等技术方法开展了深入而细致的研究，包括：
（1）利用德国汉堡大学研发的全球海平面上升值数据，在超算环境下进行模拟，获得至2100年RCP2.6/4.5/8.5三种情景的中国近海海平面高度信息；
' ^8 H* b& V1 n& ?% }（2）修正传统的“浴缸模型”，得到更科学的水文连通性模型，并在较高的空间精度水平（100 m分辨率）计算三种情景下至2100年逐年的中国海岸带淹没特征，得到最大可能淹没范围、淹没水深、淹没频次等信息；
（3）基于IPCC的灾害风险评估理论和方法，从危险性、暴露度（敏感性）、可恢复性三个方面出发构建中国海岸带海平面上升淹没风险评估框架，对海平面上升的淹没风险进行综合评估，分析不同等级淹没风险区域的空间范围和时间演变特征，并揭示可能波及的人口数量、经济资产数量、土地利用/覆盖类型等。
利用水文连通性模型得到的中国海岸带淹没分析结果表明：如果不提升海岸工程的防护等级，在RCP2.6/4.5/8.5三种情景下，未来时期中国海岸带海平面上升淹没区域的宏观空间格局比较稳定，主要分布在环渤海地区、江苏至长江口的沿海地区、珠江三角洲以及台湾西部沿海地区。但是，淹没区域的面积随时间推移将逐渐扩大和蔓延，在三种情景下，淹没面积都是呈波浪式上升趋势；到2100年，可能的最大淹没面积预计将超过4.89×104 km2（RCP 2.6），最大可达到5.35×104 km2（RCP 8.5）；三种情景下的淹没深度和洪水频率存在较明显的差异，总的来说，高排放情景下的淹没灾害最严重。
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图1  三种情景下至2100年中国海岸带可能最大淹没面积（a）及其变化率（b）

                               
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图2 三种情景下至2030、2050和2100年中国海岸带海平面上升淹没范围

基于IPCC灾害风险评估框架得到的洪水淹没综合风险评估结果表明：人口密集、经济社会发达的沿海低地面临着较为严重的洪水淹没风险，例如，黄河三角洲、长江三角洲、珠江三角洲和江苏沿海地区。在RCP8.5-SSP5情景下，“极高”淹没风险等级的分布面积在2100年预计可达到4.41×104 km2。“极高”和“高”风险等级区域波及的人口数量约在2050年达到峰值（RCP2.6-SSP1），而波及的经济资产（GDP）则表现出持续的波动上升态势，约在2100年达到峰值（RCP8.5-SSP5）。江苏和广东“极高”和“高”风险等级区域分布面积明显高于其他沿海省市区，并且需要分别着重防范洪水淹没对耕地和建成区所造成的影响。

                               
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图3  RCP2.6-SSP1、RCP4.5-SSP2、RCP8.5-SSP5情景下2030、2050、2100年不同省份典型风险区预计影响的人口（A）和GDP数量（B）
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! e( s0 c/ p1 u9 Z7 F本研究工作的创新性主要体现在：（1）所建立的水文连通性洪水淹没分析模型相较于传统的“浴缸模型”，其算法更合理，而且使用了遥感大数据产品，从而显著提升了大空间尺度海平面上升淹没范围计算的科学性和准确性；（2）充分利用多类型、多要素指标的时空信息，更加准确和细致地刻画了中国海岸带SLR淹没灾害的危险性、暴露度（敏感性）、可恢复性特征，使用多目标决策法与熵值法的组合评估模型计算指标权重，评估结果更加准确可信。总的来说，研究成果对于我国沿海地区加强海平面上升淹没灾害风险应对、提升气候变化背景下沿海地区韧性、促进海岸带地区可持续发展等具有重要的决策参考意义。
  T  d% _/ `7 e# w6 m0 }上述研究工作得到了中国科学院战略性先导科技专项“地球大数据科学工程”子课题“海岸带气候变化风险综合评估与决策支持系统”（No. XDA19060205）等科研项目的资助。
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代表性成果：
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He Xu, Xiyong Hou*, Dong Li, Xiangyang Zheng, Chao Fan. Projections of coastal flooding under different RCP scenarios over the 21st century: A case study of China's coastal zone[J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2022: 108155. DOI: 10.1016/j.ecss.2022.108155
. G* r6 h( _% P2 E9 cHe Xu, Xiyong Hou*, Dong Li, Xiaoli Wang, Chao Fan, Peipei Du, Baiyuan Song. Spatial assessment of coastal flood risk due to sea level rise in China’s coastal zone through the 21st century[J]. Frontiers in Marine Science, 2022, 9. DOI: 10.3389/fmars.2022.945901
. K7 ?0 [5 I* D8 `4 o! r侯西勇，徐鹤，中国海岸带海平面上升淹没风险评估[M] //郭华东，地球大数据支撑可持续发展目标报告（2021）：中国篇, 北京：科学出版社, 2022.
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