清華新聞網(wǎng)11月6日電 我國(guó)歷史上飽受洪水災(zāi)害困擾，洪災(zāi)損失約占全球10%。近年來(lái)，受氣候變化影響，各地暴雨、強(qiáng)降水等極端天氣事件頻發(fā)，增加了洪水發(fā)生的頻率和強(qiáng)度。同時(shí)，中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家正在經(jīng)歷快速城市化進(jìn)程，城市的洪水暴露度也在逐年增加。因此，預(yù)估未來(lái)中國(guó)主要城市群的洪水風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于防災(zāi)減災(zāi)、保護(hù)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。
針對(duì)上述問(wèn)題，清華大學(xué)地學(xué)系盧麾教授課題組使用可變下滲容量（VIC）水文模型和CaMa-Flood水動(dòng)力模型，生成了一套約500米分辨率的中國(guó)區(qū)域不同重現(xiàn)期洪水的淹沒(méi)地圖，進(jìn)而使用部門(mén)間影響模型比較計(jì)劃（ISIMIP3b）的五個(gè)CMIP6模式驅(qū)動(dòng)率定的水文水動(dòng)力模型，得到未來(lái)氣候變化下的洪水淹沒(méi)范圍。
研究選取了京津冀（BTH）、長(zhǎng)三角（YRD）、珠三角（PRD）、中原（CP）、長(zhǎng)江中游（TCC）、成渝（CC）、關(guān)中（CSP）等七個(gè)中國(guó)的主要城市群，將生成的洪水淹沒(méi)范圍與未來(lái)城市用地預(yù)估產(chǎn)品疊加，得到未來(lái)被淹沒(méi)城市用地預(yù)估數(shù)據(jù)。七個(gè)城市群的GDP及人口占中國(guó)總GDP及人口的一半以上，且位于中國(guó)主要的洪泛區(qū)內(nèi)，面臨極大的洪水風(fēng)險(xiǎn)。研究結(jié)果表明，未來(lái)城市用地面臨洪水淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)的面積將增加4至19倍（圖1a）。其中，南方城市群未來(lái)的洪水風(fēng)險(xiǎn)要高于北方城市群。此外，在京津冀、長(zhǎng)三角、長(zhǎng)江中游、珠三角等城市群中，當(dāng)溫升幅度超過(guò)2℃后，被淹沒(méi)城市用地面積存在躍升現(xiàn)象，這充分凸顯了將全球變暖控制在2℃以?xún)?nèi)的重要性。
研究發(fā)現(xiàn)，雖然氣候變化對(duì)于未來(lái)中國(guó)城市群洪水風(fēng)險(xiǎn)的增加起著主導(dǎo)作用，但如果忽視城市擴(kuò)張的影響，將導(dǎo)致被淹沒(méi)城市用地面積低估10-50%（圖1b和1c）。因此，考慮城市擴(kuò)張對(duì)未來(lái)洪水風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估具有重要意義。此外，珠三角城市群由于已開(kāi)發(fā)程度高，成渝城市群由于多山地，故而未來(lái)的城市擴(kuò)張會(huì)遠(yuǎn)離河道，新建城市用地的洪水風(fēng)險(xiǎn)小于已有城市用地的洪水風(fēng)險(xiǎn)。然而，京津冀、關(guān)中、中原、長(zhǎng)江中游城市群的邊緣型擴(kuò)張格局將導(dǎo)致未來(lái)新建城市用地更易被淹沒(méi)（圖2）。因此，從防災(zāi)減災(zāi)的角度而言，合理的城市擴(kuò)張是不可或缺的。
圖1.中國(guó)七個(gè)主要城市群被淹沒(méi)城市用地面積。（a）歷史時(shí)期（Hist）和不同情景不同溫升幅度下的未來(lái)年均被淹沒(méi)城市用地面積。圓圈表示多模式集合中值，上下界表示集合最小值和最大值。（b）在 SSP3-7.0 情景下，各城市群的未來(lái)年均被淹沒(méi)城市用地面積。RCP表示只考慮氣候變化，SSP表示只考慮城市用地?cái)U(kuò)張，SSP-RCP表示同時(shí)考慮氣候變化和城市擴(kuò)張。柱狀圖為多模式集合中值，上下界表示集合最小值和最大值。陰影背景內(nèi)的柱狀圖指向的是右側(cè) y 軸刻度。（c）與（b）相同，但表示的是 SSP5-8.5情景
圖2.已有和未來(lái)新建城市用地的被淹沒(méi)情況。（a）不同城市擴(kuò)張格局對(duì)已有和未來(lái)新建城市用地洪水風(fēng)險(xiǎn)的影響。（b）SSP5-8.5 情景下被淹沒(méi)城市用地范圍。x 軸表示未來(lái)被淹沒(méi)的已有城市用地面積占已有城市用地總面積的比例，y 軸表示未來(lái)被淹沒(méi)的新開(kāi)發(fā)城市用地面積占新開(kāi)發(fā)城市用地總面積的比例。點(diǎn)的顏色代表溫升程度。每種顏色有五個(gè)點(diǎn)，代表五個(gè)氣候模式的結(jié)果。右下角的數(shù)值代表基于五個(gè)全球氣候模式預(yù)估得到的淹沒(méi)比例的中位數(shù)
研究對(duì)未來(lái)中國(guó)主要城市群的洪水風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)展了系統(tǒng)預(yù)估，為我國(guó)積極應(yīng)對(duì)氣候變化和極端天氣、防范氣象水文災(zāi)害提供了科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，研究重點(diǎn)關(guān)注了城市擴(kuò)張對(duì)城市用地洪水風(fēng)險(xiǎn)的影響，對(duì)制定城市防洪標(biāo)準(zhǔn)、做好城市空間規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好氣候變化應(yīng)對(duì)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有重要的啟示和借鑒意義。研究對(duì)其他正在經(jīng)歷快速城市化的發(fā)展中國(guó)家同樣具有參考意義。
相關(guān)研究近日以“中國(guó)主要城市群未來(lái)的洪水風(fēng)險(xiǎn)將大幅增加”（Substantial increase in future fluvial flood risk projected in China’s major urban agglomerations）為題發(fā)表在《通訊·地球與環(huán)境》（Communications Earth & Environment）上。
清華大學(xué)地學(xué)系2020級(jí)博士生江銳捷為論文的第一作者，清華大學(xué)地學(xué)系盧麾教授為論文的通訊作者，合作作者來(lái)自清華大學(xué)地學(xué)系、水利系，瑞典哥德堡大學(xué)、日本東京大學(xué)和美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究以及中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作項(xiàng)目等的資助。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s43247-023-01049-0
供稿：地學(xué)系
編輯：李華山
審核：郭玲
