第一作者：方佳毅
通讯作者：方佳毅、Robert Nicholls、史培军
发表期刊：Nature Communications
期刊5-Year Impact Factor：17.763
通讯单位：杭州师范大学、英国东英吉利大学、北京师范大学
论文DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-022-34525-w
成果简介
引言
气候变化给全球沿海洪水风险防范带来巨大不确定性影响，而气候因素与非气候因素的叠加效应放大了相关影响，带来巨大潜在灾难，这已经成为IPCC第六次评估报告关心的核心科学问题。地面沉降叠加全球海平面上升引起的相对海平面变化，对沿海城市洪水风险造成巨大威胁。地面沉降会造成建筑物地基下沉、房屋开裂、地下管道破损、洪涝和风暴潮灾害加剧，城市抗洪能力降低等一系列问题，具有影响范围广、防治难度大、难以恢复等特点，已严重制约了全球众多沿海城市的发展，如新奥尔良、曼谷、雅加达、上海和东京，在20世纪到21世纪初，已观测到数米的地面沉降。地面沉降趋势仍在继续，如印度尼西亚首都雅加达被迫“迁都”，主要原因便是过度开采地下水导致严重的地面沉降。我国高度重视地面沉降防控，为了遏制地面沉降及其负面影响，2012年国土资源部和水利部发布《全国地面沉降防治规划（2011-2020年）》，总结了我国地面沉降形势（图1），对各个重点区域未来沉降提出了控制的目标。然而，地面沉降对我国相对海平面上升的影响，以及相关控制工程所产生的效应尚未得到有效评估。
图1 中国36个沿海城市观测到的累计地面沉降（20世纪以来）
图文导读
本研究构建了大尺度海岸洪水风险评估模型，定量评估了多种气候变化（RCP）、社会经济情景（SSP）、沿海地区设防情景和地面沉降情景组合下的中国沿海地区海岸洪水的暴露、期望人口和经济损失风险。相对海平面变化包括气候变化因素引起的绝对海平面上升、冰川均衡调整、陆地垂直构造运动、固结造成的自然沉降以及地下流体抽取等原因引起的人为沉降的总和。这些驱动因素是本研究地面沉降情景设置的基础，还重点分析了我国地面沉降控制政策和沿海设防水平不断提高的适应性措施带来的效益。结果表明，考虑到人为因素引起的地面沉降，中国沿海居民面临11 – 20mm/年的相对海平面上升（2015年）影响，这比仅考虑气候因素引起的绝对海平面上升高出3-5倍，反映出沿海人口大量聚集在沉降显著的海岸线（图2）。假设未来地面沉降不加以控制，我国相对海平面上升的速率为8.8 毫米/年（2015-2050），这比仅由气候因素引起的高73%。同时，2050年暴露在百年一遇海岸洪水下的土地、人口和资产分别比仅考虑气候因素情景的高出20%-39%、17%-37%和18%-39%。若沿海地面沉降及时得到控制，相对海平面上升速率将减少到4.8毫米/年，对应的暴露土地、人口和资产比仅考虑气候因素情景的分别增加7%、6%和7%。到本世纪中叶，我国仍将面临不断上升的海岸洪水风险。相比而言，地面沉降控制将会有效减少海岸洪水损失，即减少到原有的22-47%，配合设防水平不断提高的适应性措施，中国海岸洪水风险将会进一步降低。
图2 中国沿海相对海平面变化的累计分布。
a）长度加权测算方法；b）人口加权测算方法
在此基础上，本研究进一步开展了成本效益分析和敏感性分析。在所有中国沿海地面沉降情景中，设防水平不断提高增加的堤坝成本比减少的洪水损失小两个数量级，意味着设防水平不断提高是成本效益较高的适应性手段。通过敏感性分析，得出洪水损失对沿海地面沉降情景更为敏感，不确定性范围更大，高于RCP-SSP情景组合造成的变化（图3）。
图3 多种情景对海岸洪水风险的敏感性分析
小结
本研究的主要贡献是综合且全面认识了气候变化因素和多个人为因素对海岸洪水风险的影响，进而定量评估了中国地面沉降防控工程所带来的效益，肯定了中国已有的设防措施和地面沉降控制工程对抵御未来气候变化风险的贡献，并指出，面对未来不断增加的海平面上升风险，中国沿海防洪标准规划应随着相对海平面上升不断提高以保证其设防水平，并继续实施有力的地面沉降防控政策。本研究为划定中国沿海高风险区域，制定未来的气候变化适应政策，实现相关的联合国可持续发展目标提供了重要参考。
作者简介
第一作者、通讯作者 方佳毅
博士，副教授。本科毕业于中国海洋大学物理海洋学，博士毕业于北京师范大学自然灾害学，曾在华东师范大学任博士后/助理研究员。2022年加入杭州师范大学信息科学与技术学院遥感与地球科学研究院。主要研究方向为气候变化下沿海自然灾害致灾机理和风险评估研究。主持省部级以上项目共计4项，其中国家自然科学青年基金项目、博士后面上基金项目等，获得上海市青年英才扬帆人才称号。已发表中英文论文40余篇，参与著作和报告4部，以第一作者或通讯作者在Nature Communication, Hydrology and Earth System Sciences，Science of the Total Environment等国际知名期刊发表SCI论文十余篇。成果得到自然资源部国家海洋信息中心和应急管理部国家减灾中心的采纳与应用。
通讯作者 Robert J. Nicholls
英国东英吉利大学教授，英国Tyndall Centre气候变化研究中心主任，长期从事气候变化对沿海地区影响研究。全球海岸带研究高被引学者（H-index=373）, Web of Science 2019-2022全球高被引学者。已在发表Nature, Science, Nature Climate Change, Nature Geoscience, Nature Communication, PNAS, Global Environmental Change, Climatic Change, Earth’s Future等权威期刊上发表一系列高水平高被引论文。主持多项国际报告，如世界银行，联合国政府间气候变化专门委员会IPCC报告系列报告等。2007年获诺尔贝和平奖（IPCC集体奖），2008年授予联合国政府间海洋学委员会授予罗杰·雷维尔奖章。
通讯作者 史培军
欧亚科学院院士，北京师范大学教授、青海师范大学校长。同时担任国家减灾委员会专家委员会主任，全国首次自然灾害风险普查技术组组长，国际灾害风险科学学报英文版（IJDRS）主编。长期从事区域自然环境演变、资源开发与灾害风险科学方面的研究。获得国家科学技术进步奖二等奖（第一完成人）。