有些洪水非常嚴重，一個世紀很少發生一次以上，但到21 世紀末，海平面上升可能會威脅沿海社區，每年都會發生極端洪水。一項新的研究發現，即使在二氧化碳排放量到2040 年達到峰值的溫和情景下，到本世紀末，大多數沿海社區每年都會遭遇100 年一遇的洪水。早在2050 年，全球地區平均每9 到15 年就會經歷100 年一遇的洪水。

100 年一遇的洪水是一種極端水位，在任何特定年份都有1% 的機會被超過，並且基於歷史數據。儘管有這個名字，但100 年一遇的洪水可能會連續多年襲擊同一地區，或者在一個世紀內根本不會發生。然而，一項新的研究發現，這些歷史趨勢將不再為未來的洪水提供準確的前景。

土木工程師兼教授哈米德·莫法卡里(Hamed Moftakhari) 表示：“我們預計，在氣候變暖的情況下，平均每百年就會超過一次的閾值，直到它們不再被視為100 年事件。” 阿拉巴馬大學負責監督該項目。這項研究最近發表在AGU 雜誌《地球的未來》上，該雜誌針對我們星球及其居民的過去、現在和未來進行跨學科研究。

2016 年5 月，弗吉尼亞州亞歷山大老城，波托馬克河漲潮淹沒了街道。隨著海平面逐漸逼近沿海基礎設施，此類洪水將會更加頻繁地發生。圖片來源：NOAA

海平面上升：迫在眉睫的威脅

在沿海地區，極端洪水可能是由風暴、潮汐和海浪將水推入內陸造成的，但這項研究重點關注在更長時間內導致洪水的一個因素——海平面上升。隨著海平面上升到海岸，沿海基礎設施將更靠近水域，使風暴、潮汐和波浪更有可能影響社區。

研究人員利用來自世界各地300 多個驗潮儀的數據進行趨勢分析，並估計國際氣候變化專門委員會概述的兩種碳排放情景下的未來極端海平面：如果二氧化碳排放量在本世紀末繼續上升，以及如果二氧化碳排放量到2040 年達到峰值然後下降。在這兩種情況下，他們發現海平面上升將導致他們研究的大多數地點的100 年一遇的洪水事件增加。

莫法塔哈里說，積極主動的土地規劃、城市發展和沿海保護措施可以幫助社區減少洪水和避免災難，而這首先要對未來沿海狀況進行現實預測。

預測洪水模式的挑戰

設計海堤、海堤和防波堤等結構以保護社區免受極端洪水侵害的工程師依靠稱為平穩性的概念來預測未來水位。

“在平穩性方面，我們假設我們過去觀察到的模式在未來將保持不變，但氣候變化下有很多因素正在調節這些模式，”莫法卡里說。“我們不能再假設沿海洪水是穩定的。”

以前的研究依靠極端海平面的固定估計來預測100 年一遇的洪水，但這項研究使用非固定方法，發現許多驗潮站位置的極端海平面變化並不均勻。

隨著氣候變化，海洋溫度升高和冰川融水導致海平面上升，增加了沿海洪水的頻率和嚴重程度。因此，工程師需要準確估計未來的洪水風險，而不是假設我們不斷變化的未來將反映歷史沿海模式。

“它之所以如此具有挑戰性，是因為大多數工具、設計指南、實踐手冊等等都基於平穩性假設，”Moftakhari 說。“它們需要更新，以使我們能夠跟上變化的速度。”

應對多樣化挑戰的本地解決方案

另一項研究表明，有超過6 億人生活在低窪沿海地區。這個數字預計還會上升。精心設計的海防結構對於沿海社區抵禦特大洪水的能力發揮著重要作用。

雖然平均海平面正在上升，但各地的結果並不相同。隨著厚重的冰蓋融化和下面的土地上升，高緯度地區的海平面可能會下降。另外，墨西哥灣等地區的海平面上升速度快於全球平均水平，因為陸地正在逐漸下沉。Moftakhari 表示，沿海社區需要基於當地信息的獨特解決方案來滿足他們的需求。

“我們知道平均海平面正在上升，問題是：我們將如何應對？” Moftakhari說。“我們已經看到海岸的許多部分被永久淹沒並失去土地，許多沿海城市和島嶼比過去更頻繁地遭受洪水——是時候學習如何應對非平穩性了。”

但他決心保持樂觀，提醒我們災難是人類決策的結果，而不僅僅是危害。“不要忘記，這完全取決於我們在不採取緩解措施的情況下預計會經歷的水位，技術進步將會增強社區的恢復能力。”