Прибрежные наводнения происходят, когда сухая и низменная земля затапливается ( затапливается ) морской водой . [1] Ареал прибрежных наводнений является результатом подъема паводковых вод, которые проникают во внутренние районы, что контролируется топографией прибрежных земель, подверженных затоплению. [1] [2] Морская вода может затопить землю несколькими различными путями: прямое затопление, перелив или прорыв барьера. [3] Прибрежные наводнения в значительной степени являются естественным явлением. Из-за последствий изменения климата (например, повышения уровня моря и увеличения экстремальных погодных явлений) и увеличения населения, проживающего в прибрежных районах, ущерб, наносимый прибрежными наводнениями, усилился, и пострадало больше людей. [4]
Прибрежные районы иногда затапливаются необычно высокими приливами, такими как весенние приливы , особенно когда они усугубляются сильными ветрами и штормовыми нагонами . Это стало причиной наводнения в Северном море в 1953 году , которое затопило большие участки Нидерландов и восточного побережья Англии .
Когда люди изменяют прибрежную среду, это может ухудшить прибрежные затопления. [1] [5] [6] [7] Извлечение воды из подземных водохранилищ в прибрежной зоне может спровоцировать оседание земли, тем самым увеличивая риск затопления. [5] Инженерные защитные сооружения вдоль побережья, такие как морские дамбы , изменяют естественные процессы на пляже. Это может привести к эрозии на прилегающих участках побережья, что также увеличивает риск затопления. [1] [7] [8]
Сокращение и контроль прибрежных наводнений осуществляется с использованием структурных методов для сдерживания или перенаправления паводковых вод. Неструктурные методы включают прибрежное управление, поведенческие и институциональные меры реагирования для адаптации к процессам. Естественная защита включает физические особенности, такие как гравийные отмели и системы песчаных дюн , а также экосистемы, такие как солончаки , морские водоросли и мангровые леса, которые выполняют буферную функцию. Мангровые заросли , водно-болотные угодья и луга морских водорослей часто считаются обеспечивающими значительную защиту от штормовых волн, цунами и береговой эрозии благодаря своей способности ослаблять энергию волн. [6] [9] [10] Поэтому для защиты прибрежной зоны от наводнений естественную защиту следует защищать и поддерживать, например, в морских охраняемых районах (МОР). [11]
Морская вода может затопить сушу несколькими различными путями:
Прибрежные наводнения могут быть вызваны различными причинами, включая штормовые нагоны , вызванные ураганами и тропическими циклонами , повышение уровня моря из-за изменения климата и цунами .
Штормы , включая ураганы и тропические циклоны , могут вызывать наводнения из-за штормовых нагонов , которые представляют собой волны, значительно превышающие обычные. [1] [14] Если штормовое событие совпадает с высоким астрономическим приливом , может произойти обширное наводнение. [15] Штормовые нагоны включают в себя три процесса:
Ветер, дующий в направлении к берегу (от моря к суше), может привести к тому, что вода «накопится» у берега; это известно как ветровой нагон. Низкое атмосферное давление связано со штормовыми системами, и это имеет тенденцию повышать уровень поверхности моря; это барометрический нагон. Наконец, повышенная высота разрушения волн приводит к более высокому уровню воды в зоне прибоя , что является волновым нагоном . Эти три процесса взаимодействуют, создавая волны, которые могут перекрывать естественные и инженерные прибрежные защитные сооружения, таким образом проникая в морскую воду дальше вглубь суши, чем обычно. [15] [16]
В период с 1901 по 2018 год средний уровень моря поднялся на 15–25 см (6–10 дюймов), с ростом на 2,3 мм (0,091 дюйма) в год с 1970-х годов. [17] : 1216 Это было быстрее, чем когда-либо уровень моря поднимался по крайней мере за последние 3000 лет. [17] : 1216 Скорость возросла до 4,62 мм (0,182 дюйма)/год за десятилетие 2013–2022 годов. [18] Основной причиной является изменение климата из-за деятельности человека. [19] : 5, 8 В период с 1993 по 2018 год таяние ледяных щитов и ледников составило 44% повышения уровня моря , а еще 42% — в результате теплового расширения воды . [20] : 1576
Подъем уровня моря отстает от изменений температуры Земли на многие десятилетия, и поэтому подъем уровня моря продолжит ускоряться с настоящего момента до 2050 года в ответ на потепление, которое уже произошло. [21] Что произойдет после этого, зависит от выбросов парниковых газов человеком . Если будут очень большие сокращения выбросов, подъем уровня моря замедлится между 2050 и 2100 годами. Затем он может достичь к 2100 году чуть более 30 см (1 фут) с настоящего момента и примерно 60 см (2 фута) с 19-го века. При высоких выбросах он вместо этого ускорится еще больше и может подняться на 1,0 м ( 3+1 ⁄ 3 фута) или даже1,6 м ( 5+1 ⁄ 3 фута) к 2100 году. [19] [17] : 1302 В долгосрочной перспективе повышение уровня моря составит 2–3 м (7–10 футов) в течение следующих 2000 лет, если потепление останется на нынешнем уровне 1,5 °C (2,7 °F) по сравнению с доиндустриальным прошлым. Оно составит 19–22 метра (62–72 фута), если потепление достигнет пика в 5 °C (9,0 °F). [19] : 21Приливное наводнение , также известное как наводнение в солнечный день [22] или неприятное наводнение [23] , является временным затоплением низинных территорий, особенно улиц, во время исключительно высоких приливов , таких как полнолуние и новолуние . Самые высокие приливы года могут быть известны как королевские приливы , при этом месяц варьируется в зависимости от местоположения. Эти виды наводнений, как правило, не представляют высокого риска для имущества или безопасности людей, но дополнительно нагружают прибрежную инфраструктуру в низинных районах. [24]
Этот вид наводнений становится все более распространенным в городах и других прибрежных районах, занятых людьми, поскольку повышение уровня моря , связанное с изменением климата и другими антропогенными воздействиями на окружающую среду, такими как прибрежная эрозия и просадка почвы, увеличивает уязвимость инфраструктуры . [25] Географические районы, сталкивающиеся с этими проблемами, могут использовать методы управления прибрежными зонами для смягчения последствий в некоторых районах, но все чаще такие виды наводнений могут перерастать в прибрежные затопления, которые требуют управляемого отступления или других более обширных методов адаптации к изменению климата, необходимых для уязвимых районов.Прибрежные районы могут быть значительно затоплены в результате волн цунами [26] , которые распространяются через океан в результате смещения значительного объема воды из-за землетрясений , оползней , извержений вулканов и отколов ледников . Также есть данные, позволяющие предположить, что значительные цунами были вызваны в прошлом падением метеорита в океан. [27] Волны цунами настолько разрушительны из-за скорости приближающихся волн, высоты волн, когда они достигают суши, и мусора, который вода увлекает за собой, когда она течет по суше, что может нанести дальнейший ущерб. [26] [9]
В зависимости от величины волн цунами и наводнений, это может привести к серьезным травмам, которые требуют мер предосторожности, чтобы предотвратить подавляющие последствия. Сообщалось, что более 200 000 человек погибли в результате землетрясения и последующего цунами, обрушившегося на Индийский океан 26 декабря 2004 года. [28] Не говоря уже о том, что несколько заболеваний являются результатом наводнений, начиная от гипертонии и заканчивая хроническими обструктивными заболеваниями легких. [28]
Прибрежная зона ( территория в пределах 100 километров от побережья и 100 метров над уровнем моря) является домом для большой и растущей доли мирового населения. [5] [7] Более 50 процентов мирового населения и 65 процентов городов с населением более пяти миллионов человек находятся в прибрежной зоне. [29] Помимо значительного числа людей, находящихся под угрозой прибрежного наводнения, эти прибрежные городские центры производят значительную часть мирового валового внутреннего продукта (ВВП). [7]
Жизни людей, дома, предприятия и городская инфраструктура, такие как дороги, железные дороги и промышленные предприятия, находятся под угрозой прибрежного затопления с огромными потенциальными социальными и экономическими издержками. [30] [31] [32] Недавние землетрясения и цунами в Индонезии в 2004 году и в Японии в марте 2011 года наглядно иллюстрируют опустошения, которые может вызвать прибрежное затопление. Косвенные экономические издержки могут возникнуть, если экономически важные песчаные пляжи будут размыты, что приведет к потере туризма в районах, зависящих от привлекательности этих пляжей. [33]
Прибрежные затопления могут привести к широкому спектру экологических последствий в различных пространственных и временных масштабах. Наводнения могут разрушить прибрежные среды обитания, такие как прибрежные водно-болотные угодья и эстуарии , а также могут размыть системы дюн. [13] [5] [33] [29] Эти места характеризуются высоким биологическим разнообразием , поэтому прибрежные затопления могут привести к значительной потере биоразнообразия и потенциальному вымиранию видов . [26] В дополнение к этому, эти прибрежные особенности являются естественной буферной системой побережья против штормовых волн; постоянное прибрежное затопление и повышение уровня моря могут привести к снижению этой естественной защиты, позволяя волнам проникать на большие расстояния вглубь суши, усугубляя эрозию и способствуя прибрежным затоплениям. [5] «Ожидается, что к 2050 году «умеренные» (обычно разрушительные) наводнения будут происходить в среднем более чем в 10 раз чаще, чем сегодня, и могут быть усилены местными факторами». [34]
Длительное затопление морской водой после наводнения может также вызвать засоление сельскохозяйственных продуктивных почв, что приведет к потере производительности на длительные периоды времени. [1] [33] Продовольственные культуры и леса могут быть полностью уничтожены засолением почв или уничтожены движением паводковых вод. [5] Прибрежные пресноводные водоемы, включая озера , лагуны и прибрежные пресноводные водоносные горизонты , также могут быть затронуты вторжением соленой воды . [13] [5] [29] Это может разрушить эти водоемы как среду обитания пресноводных организмов и источники питьевой воды для городов. [5] [29]
Управление наводнениями описывает методы, используемые для уменьшения или предотвращения пагубных последствий паводковых вод. Наводнение может быть вызвано сочетанием как естественных процессов, таких как экстремальные погодные условия выше по течению, так и антропогенных изменений в водоемах и стоке. Методы управления наводнениями могут быть как структурного типа (т. е. борьба с наводнениями), так и неструктурного типа. Структурные методы сдерживают паводковые воды физически, в то время как неструктурные методы этого не делают. Строительство жесткой инфраструктуры для предотвращения наводнений, такой как противопаводковые стены , является эффективным средством управления наводнениями. Однако в ландшафтном проектировании лучше всего полагаться больше на мягкую инфраструктуру и природные системы , такие как болота и поймы , для обработки увеличения воды.
Управление наводнениями может включать управление рисками наводнений, которое фокусируется на мерах по снижению риска, уязвимости и подверженности наводнениям, а также на предоставлении анализа риска посредством, например, оценки риска наводнений . [35] Смягчение последствий наводнений — это связанная, но отдельная концепция, описывающая более широкий набор стратегий, принимаемых для снижения риска наводнений и потенциального воздействия, а также повышения устойчивости к наводнениям.
Поскольку изменение климата привело к увеличению риска и интенсивности наводнений, управление наводнениями является важной частью адаптации к изменению климата и устойчивости к изменению климата . [36] [37] Например, для предотвращения или управления прибрежными наводнениями методы управления прибрежными территориями должны учитывать такие естественные процессы, как приливы , а также повышение уровня моря из-за изменения климата. Предотвращение и смягчение последствий наводнений можно изучать на трех уровнях: на отдельных участках, в небольших сообществах и в целых городах.Если человеческие системы затронуты наводнением, необходима адаптация к тому, как эта система функционирует на побережье, посредством поведенческих и институциональных изменений; эти изменения представляют собой так называемые неструктурные механизмы реагирования на прибрежные наводнения. [38]
Строительные нормы , зонирование прибрежных опасностей , планирование городского развития, распределение риска посредством страхования и повышение осведомленности общественности — вот некоторые способы достижения этого. [5] [38] [33] Адаптация к риску возникновения наводнения может быть наилучшим вариантом, если стоимость строительства защитных сооружений перевешивает любые выгоды или если естественные процессы на этом участке береговой линии усиливают его естественный характер и привлекательность. [8]
Более экстремальной и часто трудноприемлемой мерой реагирования на прибрежное наводнение является оставление территории (также известной как управляемое отступление ), подверженной наводнению. [13] Однако это поднимает вопросы о том, куда направятся пострадавшие люди и инфраструктура и какого рода компенсация должна/может быть выплачена.
Существует множество способов, с помощью которых люди пытаются предотвратить затопление прибрежных сред, как правило, с помощью так называемых жестких инженерных сооружений, таких как барьеры от наводнений , морские дамбы и дамбы . [8] [39] Такое укрепление побережья типично для защиты городов, которые развиваются прямо до береговой линии. [8] Усиление процессов осадконакопления вдоль побережья также может помочь предотвратить прибрежное затопление. Такие сооружения, как волнорезы , волнорезы и искусственные мысы, способствуют отложению осадка на пляже, тем самым помогая защитить от штормовых волн и нагонов, поскольку энергия волн тратится на перемещение осадков на пляже, а не на перемещение воды вглубь страны. [39]
Прибрежные зоны действительно обеспечивают естественные защитные сооружения для защиты от прибрежных наводнений. К ним относятся физические особенности, такие как гравийные отмели и системы песчаных дюн , но также экосистемы, такие как солончаки , морские водоросли и мангровые леса, выполняют буферную функцию. Мангровые заросли , водно-болотные угодья и луга морских водорослей часто считаются обеспечивающими значительную защиту от штормовых волн, цунами и береговой эрозии благодаря своей способности ослаблять энергию волн. [6] [9] [10] Поэтому для защиты прибрежной зоны от наводнений следует защищать и поддерживать естественные защитные сооружения, например, в морских охраняемых зонах (MPA). [11]
Снижение глобального повышения уровня моря является одним из способов предотвращения значительного затопления прибрежных территорий. Это можно минимизировать путем дальнейшего сокращения выбросов парниковых газов . Однако даже если будет достигнуто значительное снижение выбросов, в будущем уже будет наблюдаться существенное повышение уровня моря. [5] Международная политика в области изменения климата, такая как Парижское соглашение, направлена на смягчение будущих последствий изменения климата , включая повышение уровня моря. Кроме того, для предотвращения прибрежных затоплений принимаются более неотложные меры инженерной и естественной защиты.
Примерами стран, в которых существуют проблемы с прибрежными затоплениями, являются:
Ураган Катрина обрушился на сушу как циклон категории 3 по шкале ураганных ветров Саффира-Симпсона , что указывает на то, что он стал всего лишь штормом умеренного уровня. [16] Однако катастрофический ущерб, вызванный обширным наводнением, стал результатом самых высоких зарегистрированных штормовых нагонов в Северной Америке . [16] В течение нескольких дней до выхода на сушу урагана Катрина волновая установка была вызвана постоянными ветрами циклонического вращения системы. Эта продолжительная волновая установка в сочетании с очень низким уровнем центрального давления привела к образованию мощных штормовых нагонов. [41] Штормовые нагоны перевалили через дамбы и дамбы, предназначенные для защиты города от затопления, и прорвали их. [6] [16] [41] К сожалению, Новый Орлеан изначально подвержен прибрежным наводнениям по ряду факторов. Во-первых, большая часть Нового Орлеана находится ниже уровня моря и граничит с рекой Миссисипи , поэтому защита от наводнений как со стороны моря, так и реки стала зависеть от инженерных сооружений. Изменение землепользования и модификация природных систем в реке Миссисипи сделали естественную защиту города менее эффективной. По оценкам, потеря водно-болотных угодий с 1930 года составила около 1900 квадратных миль (4920 квадратных километров). Это значительная сумма, поскольку четыре мили водно-болотных угодий, по оценкам, уменьшают высоту штормового нагона на один фут (30 сантиметров). [6]
Землетрясение и цунами в Индийском океане 2004 года : землетрясение магнитудой около 9,0 произошло у побережья Суматры , Индонезия, вызвав распространение мощного цунами по всему Индийскому океану . [9] Это цунами привело к значительным человеческим жертвам, по оценкам, от 280 000 до 300 000 человек [26] и нанесло значительный ущерб деревням, поселкам и городам, а также физической среде. Уничтоженные или поврежденные природные структуры и среды обитания включают коралловые рифы , мангровые заросли, пляжи и заросли морской травы. [9] Более недавнее землетрясение и цунами в Японии в марте 2011 года ( землетрясение и цунами в Тохоку 2011 года ) также наглядно иллюстрируют разрушительную силу цунами и беспорядки прибрежного наводнения.
Рис. 2b
Номер пресс-релиза: 21042023.
Это соответствует среднему повышению уровня моря примерно на 7,5 см за весь период альтиметрии. Что еще более важно, кривая GMSL показывает чистое ускорение, оцениваемое в 0,08 мм/год
2
.
Вставка SYN-1: Длительное потепление может привести к серьезным последствиям