Прибрежные наводнения - Coastal flooding

Прибрежное наводнение во время Ураган Лили в 2001 году Маршрут США 1 в Луизиане

Прибрежные наводнения обычно происходит, когда сухая и низменная земля затоплена морская вода.[1] Диапазон прибрежного затопления - результат подъема паводковая вода который проникает внутрь страны, контролируемой топография прибрежных земель, подверженных затоплению.[1][2] Наводнение моделирование ущерба ограничивалось местным, региональным или национальным масштабами, однако при наличии изменение климата и рост численности населения, наводнения[3] усилились и вызвали глобальный интерес к поиску различных методов с пространственной и временной динамикой. [4]

В морская вода может затопить землю несколькими способами:

  • Прямое наводнение - где высота моря превышает высоту суши, часто там, где волны не создают естественный барьер, такой как дюна
  • Преодоление преграды - барьер может быть естественным или созданным человеком, и его преодоление происходит из-за условий набухания во время штормов или приливов, часто на открытых участках побережья. Высота волн превышает высоту преграды и вода течет через верх барьера, чтобы затопить землю за ним. Превышение может привести к высокому скорость потоки, которые могут размывать значительную часть поверхности земли, что может подорвать оборонные сооружения.[5]
  • Нарушение барьера - опять же барьер может быть естественным (песчаные дюны) или искусственно созданным (морская стена), а прорыв происходит на открытых побережьях, подверженных воздействию больших волн. Нарушение происходит, когда барьер разрушается или разрушается волнами, позволяя морской воде распространяться вглубь суши и затоплять территории.

Прибрежные наводнения в значительной степени являются природным явлением, однако влияние человека на прибрежную среду может усугубить прибрежные наводнения.[1][6][7][8] Добыча воды из подземных водоемов в прибрежной зоне может спровоцировать проседание земли, тем самым увеличивая риск затопления.[6] Инженерные защитные сооружения вдоль побережья, такие как морские стены изменить естественные процессы на пляже, что часто приводит к эрозия на прилегающих участках побережья, что также увеличивает риск затопления.[1][8][9] Более того, повышение уровня моря и экстремальные погодные условия вызванный антропоцентрическое изменение климата усилит интенсивность и количество прибрежных наводнений, от которых пострадают сотни миллионов человек.[10]

Причины

Прибрежные наводнения могут быть вызваны множеством различных причин, в том числе: штормовые нагоны созданный штормами, подобными ураганы и тропические циклоны, повышение уровня моря из-за изменения климата и цунами.

Штормовая волна от Ураган Кэрол в 1954 г.

Штормы и штормовые нагоны

Бури, включая ураганы и тропические циклоны, может вызвать наводнение через штормовые нагоны которые являются волнами значительно большими, чем обычно.[1][11] Если штормовое событие совпадает с высокий астрономический прилив, может произойти обширное наводнение.[12] Штормовые нагоны включают три процесса:

  1. установка ветра
  2. барометрическая установка
  3. установка волны

Ветер, дующий в береговом направлении (от моря к суше), может вызвать скопление воды у берега; это известно как установка ветра. Низкий атмосферное давление ассоциируется со штормовыми системами, и это имеет тенденцию к повышению уровня поверхности моря; это барометрическая установка. Наконец увеличился разбивка волны высота приводит к более высокому уровню воды в зона серфинга, который установка волны. Эти три процесса взаимодействуют, создавая волны, которые могут перекрывать естественные и искусственные защитные сооружения побережья, проникая в морскую воду дальше, чем обычно.[12][13]

Повышение уровня моря

Крупным городам угрожает повышение уровня моря. Указанные города находятся под угрозой даже небольшого повышения уровня моря (1,6 фута / 49 см) по сравнению с уровнем 2010 года. Даже умеренные прогнозы указывают на то, что такое повышение произойдет к 2060 году.[14][15]

В межправительственная комиссия по изменению климата (IPCC) оценка глобального среднего повышение уровня моря с 1990 по 2100 год - от девяти до восьмидесяти восьми сантиметров.[6] Также прогнозируется, что с изменением климата будет увеличиваться интенсивность и частота штормовых явлений, таких как ураганы.[8][16][17] Это говорит о том, что прибрежные наводнения от штормовых нагонов станут более частыми с повышением уровня моря.[8]

Одно только повышение уровня моря грозит увеличением уровня наводнений и необратимых наводнение низменной земли, поскольку уровень моря просто может превышать высоту суши.[6][18] Таким образом, это указывает на то, что прибрежные наводнения, связанные с повышением уровня моря, станут серьезной проблемой в следующие 100 лет, особенно по мере того, как человеческое население продолжает расти и занимать прибрежную зону.[16]

Цунами

Прибрежные районы могут быть значительно затоплены в результате цунами волны[19] которые распространяются через океан в результате вытеснения значительного водоема через землетрясения, оползни, извержения вулканов, и ледник отела. Есть также свидетельства того, что значительные цунами в прошлом были вызваны метеор удар в океан.[20] Волны цунами настолько разрушительны из-за скорость приближающихся волн, высоты волн, когда они достигают земли, и обломки вода, увлекаемая по суше, может нанести дальнейший ущерб.[19][21]

В зависимости от силы волн цунами и наводнений это может привести к серьезным травмам, требующим принятия мер предосторожности, чтобы предотвратить серьезные последствия. Сообщается, что более 200 000 человек погибли в результате землетрясения и последующего цунами, обрушившегося на Индийский океан 26 декабря 2004 года. [22]Не говоря уже о том, что в результате наводнений возникло несколько заболеваний, от гипертонии до хронических обструктивных заболеваний легких.[22]

Топ катастроф по количеству смертей в 2004 году[22]

КлассифицироватьКатастрофаМесяцСтранаКоличество смертей
126 декабря цунамиДекабрь12 стран226,408
2Ураган ЖаннасентябрьГаити2,754
3НаводнениеМай ИюньГаити2,665
4Тайфун ВинниНоябрьФилиппины1,619
5НаводнениеИюнь / августИндия900
6НаводнениеИюнь / августБангладеш730
7НаводнениеМай ИюньДоминиканская Республика688
8Эпидемия денгеЯнварь / апрельИндонезия658
9ЗемлетрясениеФевральМарокко628
10Эпидемия менингитаЯнварь / мартБуркина-Фасо527
11Циклон ГалифомаршМадагаскар363

Данные из EM-DAT: Международная база данных о стихийных бедствиях OFDA / CRED. Доступно на: www.em-dat.net. Католический университет Лувена; Брюссель, Бельгия.

Смягчение

Считается, что снижение глобального повышения уровня моря является одним из способов предотвращения значительного затопления прибрежных районов в настоящее время и в будущем. Это можно свести к минимуму за счет дальнейшего уменьшения парниковый газ выбросы. Однако, даже если будет достигнуто значительное сокращение выбросов, уже существует значительная приверженность повышению уровня моря в будущем.[6] Международный политика в области изменения климата словно Киотский протокол стремятся смягчить будущие последствия изменения климата, включая повышение уровня моря.

Кроме того, принимаются более срочные меры инженерной и естественной защиты для предотвращения прибрежных наводнений.

Инженерная защита

Гребни спроектированные конструкции, направленные на предотвращение эрозия береговой линии

Есть множество способов, с помощью которых люди пытаются предотвратить затопление прибрежной среды, обычно с помощью так называемых жестких инженерных сооружений, таких как дамбы и дамбы.[9][23] Эта броня побережья типична для защиты больших и малых городов, которые выросли до самой береговой линии.[9] Усиление процессов осадконакопления вдоль морской берег также может помочь предотвратить прибрежные наводнения. Такие структуры как бойны, волноломы, а искусственные мысы способствуют отложению наносов на пляже, тем самым помогая защитить от штормовых волн и нагонов, поскольку энергия волн тратится на перемещение отложений на пляже, чем на перемещение воды вглубь суши.[23]

Естественная защита

Мангровые заросли являются одной из естественных защитных систем побережья от штормовые нагоны и наводнение. Их высокий биомасса как над водой, так и под водой можно рассеивать энергию волн.

На побережье есть естественные защитные сооружения для защиты от прибрежных наводнений. К ним относятся физические особенности, такие как гравийные отмели и песчаная дюна системы, но также экосистемы Такие как солончаки и мангровые заросли леса обладают функцией буферизации. Мангровые заросли и водно-болотные угодья часто считаются обеспечивающими значительную защиту от штормовых волн, цунами и береговой линии эрозия благодаря их способности ослаблять энергию волн.[7][21] Следовательно, чтобы защитить прибрежную зону от наводнений, естественные защитные сооружения должны быть защищены и сохранены.

Ответы

Поскольку прибрежные наводнения, как правило, являются естественным процессом, предотвратить возникновение наводнений по своей сути сложно. Если человеческие системы затронуты наводнением, требуется адаптация к тому, как эта система работает на побережье, посредством поведенческих и институциональных изменений, эти изменения называются так называемыми. неструктурный механизмы реагирования на прибрежные наводнения.[24]

Строительные нормы, прибрежный опасность зонирование, градостроительное планирование, распределение риска через страхование, и повышение осведомленности общественности - некоторые способы достижения этого.[6][24][25] Адаптация к риску возникновения наводнения может быть лучшим вариантом, если стоимость строительства защитных сооружений перевешивает любые выгоды или если природные процессы на этом участке береговой линии добавляют его естественности и привлекательности.[9]

Более экстремальным и часто сложным ответом на прибрежное наводнение является покидание района (также известного как управляемое отступление ) склонен к затоплению.[5] Однако это поднимает вопросы о том, где люди и инфраструктура пострадали бы и что за компенсация должен / мог быть оплачен.

Социально-экономические последствия

В прибрежная зона (территория как в пределах 100 километров от побережья, так и на высоте 100 метров над уровнем моря) является домом для большой и постоянно растущей доли мирового населения.[6][8] Более 50 процентов мирового населения и 65 процентов городов с населением более пяти миллионов человек находятся в прибрежной зоне.[26] В дополнение к значительному количеству людей, подверженных риску прибрежных наводнений, эти прибрежные городские центры производят значительную часть мирового Валовой внутренний продукт (ВВП).[8]

Жизни людей, дома, предприятия и городская инфраструктура, такая как дороги, железные дороги и промышленные предприятия, находятся под угрозой затопления побережья с огромными потенциальными социальными и экономическими издержками.[17][27][28] Недавний землетрясения и цунами в Индонезия в 2004 г. и в Япония в марте 2011 года ясно показывают, к каким опустошительным последствиям может привести прибрежное наводнение. Косвенные экономические затраты могут возникнуть, если песчаный пляжи разрушаются, что приводит к потере туризм в районах, зависящих от привлекательности этих пляжей.[25]

Воздействие на окружающую среду

Прибрежные наводнения могут вызывать самые разные воздействия на окружающую среду в различных пространственных и временных масштабах. Наводнение может разрушить прибрежные среды обитания, например прибрежные водно-болотные угодья и эстуарии и может разрушить дюнные системы.[5][6][25][26] Эти места характеризуются высоким биологическое разнообразие поэтому прибрежные наводнения могут вызвать значительные потеря биоразнообразия и потенциально виды вымирания.[19] В дополнение к этому, эти прибрежные элементы представляют собой естественную буферную систему побережья от штормовых волн; постоянные прибрежные наводнения и повышение уровня моря могут привести к снижению этой естественной защиты, позволяя волнам проникать на большие расстояния вглубь суши, усугубляя эрозию и способствуя затоплению прибрежных районов.[6]

Длительный наводнение из морская вода после наводнения также может вызвать засоление сельскохозяйственных продуктивных почв, что приводит к потере урожайности на длительные периоды времени.[1][25] Еда посевы и леса могут быть полностью уничтожены засолением почв или уничтожены паводковыми водами.[6] Прибрежные пресноводные водоемы, в том числе озера, лагуны и прибрежные пресноводные водоносные горизонты также может быть затронуто вторжение соленой воды.[5][6][26] Это может разрушить эти водоемы как среду обитания пресноводных организмов и источники питьевой воды для больших и малых городов.[6][26]

Примеры

В Темза Барьер обеспечивает борьбу с наводнениями в Лондоне, Великобритания.

Примеры существующих проблем прибрежных наводнений включают:

Лондон и барьер Темзы

Барьер Темзы является одним из крупнейших в мире барьеров от наводнений и служит для защиты Лондон от наводнений во время исключительно высоких приливов и штормовых нагонов.[26][29] Барьер можно поднять во время прилива, чтобы предотвратить затопление Лондона морскими водами, и можно опустить, чтобы выпустить ливневые стоки из водосбора Темзы (дополнительную информацию см. Темза Барьер )

Значительное наводнение в Новом Орлеане в результате ураган Катрина и отказ городских систем защиты от наводнений

Южные равнины Кентербери в Новой Зеландии

Затопление этой низколежащей прибрежной зоны может привести к продолжительному затоплению, что может повлиять на продуктивность пострадавших пастораль сельское хозяйство в течение нескольких лет.[1]

Ураган Катрина в Новом Орлеане

ураган Катрина вышли на берег как категория 3 циклон на Шкала ураганного ветра Саффира – Симпсона, что указывает на то, что это был шторм умеренного уровня.[13] Однако катастрофический ущерб, нанесенный обширным наводнением, стал результатом самых высоких зарегистрированных штормовых нагонов в Северная Америка.[13] За несколько дней до выхода на берег Катрины волновая структура была вызвана постоянными ветрами циклоническое вращение системы. Эта продолжительная волна в сочетании с очень низким уровнем центрального давления означала, что возникли массивные штормовые нагоны.[30] Штормовые нагоны превысили и нарушили дамбы и противопаводковые стены, предназначенные для защиты города от затопления.[7][13][30] К несчастью, Жители Нового Орлеана по своей природе подвержены прибрежным наводнениям по ряду факторов. Во-первых, большая часть Нового Орлеана находится ниже уровня моря и граничит с Река Миссисипи поэтому защита от наводнений как с моря, так и с реки стала зависеть от инженерных сооружений. Изменения в землепользовании и модификации природных систем в реке Миссисипи сделали естественную защиту города менее эффективной. Водно-болотные угодья По оценкам, с 1930 года потери составили около 1900 квадратных миль (4920 квадратных километров). Это значительная сумма, поскольку четыре мили водно-болотных угодий, по оценкам, уменьшают высоту штормовая волна на одну ногу (30 сантиметров).[7]

Деревня у побережья Суматра лежит в руинах 2 января 2005 г. после разрушительных цунами в День подарков 2004 г.

Индонезия и Япония после землетрясения и цунами

An землетрясение магнитудой 9,0 балла ударился у берегов Суматра, Индонезия вызывая массовое распространение цунами на протяжении Индийский океан.[21] Это цунами привело к значительным человеческим жертвам, по оценкам, от 280 000 до 300 000 человек. [19] и нанесли значительный ущерб деревням, поселкам и городам, а также окружающей среде. Разрушенные или поврежденные природные сооружения и среды обитания включают: коралловые рифы, мангровые заросли, пляжи и заросли водорослей.[21] Недавнее землетрясение и цунами в Япония в марте 2012 года также ясно иллюстрирует разрушительную силу цунами и беспорядки прибрежных наводнений.

Будущие исследования

В будущем необходимы исследования:

  • Стратегии управления для борьбы с вынужденным покиданием прибрежных поселений
  • Количественная оценка эффективности природных буферных систем, таких как мангровые заросли, против прибрежных наводнений
  • Лучшее инженерное проектирование и методы или альтернативные инженерные стратегии смягчения последствий

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Рамзи и Белл 2008
  2. ^ mp 1998.
  3. ^ Тануэ, Масахиро и Хирабаяси, Юкико и Икеучи, Хироаки. (2016). Уязвимость речных наводнений в глобальном масштабе за последние 50 лет. Научные отчеты. 6. 10.1038 / srep36021.
  4. ^ Йонгман, Бренден; Уорд, Филип Дж .; Аэртс, Джерун К. Дж. Х. (01.10.2012). «Глобальное воздействие на реки и прибрежные наводнения: долгосрочные тенденции и изменения». Глобальное изменение окружающей среды. 22 (4): 823–835. Дои:10.1016 / j.gloenvcha.2012.07.004. ISSN  0959-3780.
  5. ^ а б c d Галлиен, Шуберт и Сандерс 2011
  6. ^ а б c d е ж грамм час я j k л Николс 2002
  7. ^ а б c d Гриффис 2007
  8. ^ а б c d е ж Доусон и др. 2009 г.
  9. ^ а б c d Папа 1997
  10. ^ «Отчет: Затопленное будущее: глобальная уязвимость к повышению уровня моря хуже, чем предполагалось ранее». www.climatecentral.org. Получено 2020-11-09.
  11. ^ Куриан и др. 2009 г.
  12. ^ а б Benavente et al. 2006 г.
  13. ^ Файл: Прогнозы повышения среднего глобального уровня моря, сделанные Parris et al. (2012) .png
  14. ^ График повышения уровня моря
  15. ^ а б Nicholls et al. 2007 г.
  16. ^ а б Suarez et al. 2005 г.
  17. ^ Майкл 2007
  18. ^ а б c d Cochard et al. 2008 г.
  19. ^ Goff et al. 2010 г.
  20. ^ а б c d Алонги 2008
  21. ^ а б c Ллевеллин, CAPT Mark (2006). «Наводнения и цунами» (PDF). Рунели.
  22. ^ а б Короткометражка и Masselink 1999
  23. ^ а б Доусон и др. 2011 г.
  24. ^ а б c d Снусси, Учани и Ниази, 2008 г.
  25. ^ а б c d е Хант и Уоткисс 2011
  26. ^ Tomita et al. 2006 г.
  27. ^ Надаль и др. 2010 г.
  28. ^ Хорнер 1986
  29. ^ а б Ebersole et al. 2010 г.

Источники

  • Benavente, J .; Del Río, L .; Gracia, F.J .; Мартинес-дель-Посо, Х.А. (2006). «Опасность прибрежных наводнений, связанная с штормами и развитием прибрежной зоны косы Вальделаграна (природный парк залива Кадис, юго-запад Испании)». Исследования континентального шельфа. 26 (9): 1061–1076. Bibcode:2006CSR .... 26.1061B. Дои:10.1016 / j.csr.2005.12.015.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Cochard, R .; Ranamukhaarachchi, S.L .; Shivakoti, G.P .; Шипин, О.В .; Эдвардс, П. Дж .; Зиланд, К. Т. (2008). «Цунами 2004 года в Ачехе и Южном Таиланде: обзор прибрежных экосистем, волновых опасностей и уязвимости». Перспективы экологии, эволюции и систематики растений. 10 (1): 3–40. Дои:10.1016 / j.ppees.2007.11.001.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Dawson, J. R .; Ball, T .; Werritty, J .; Werritty, A .; Hall, J. W .; Рош, Н. (2011). «Оценка эффективности неструктурных мер по управлению наводнениями в устье Темзы в условиях социально-экономических и экологических изменений». Глобальное изменение окружающей среды. 21 (2): 628–646. Дои:10.1016 / j.gloenvcha.2011.01.013.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Ebersole, B.A .; Westerink, J. J .; Буня, С .; Dietrich, J.C .; Чиалоне, М.А. (2010). «Развитие штормового нагона, которое привело к наводнению в Сен-Бернар-Польдер во время урагана Катрина». Океан Инжиниринг. 37 (1): 91–103. Дои:10.1016 / j.oceaneng.2009.08.013.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Gallien, T. W .; Schubert, J. E .; Сандерс, Б. Ф. (2011). «Прогнозирование приливных наводнений в урбанизированных заливах: рамки моделирования и требования к данным». Береговая инженерия. 58 (6): 567–577. Дои:10.1016 / j.coastaleng.2011.01.011.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Goff, J .; Dominey-Howes, D .; Chagué-Goff, C .; Кортни, К. (2010). «Анализ гипотезы цунами соударения кометы Махуика». Морская геология. 271 (3): 292–296. Bibcode:2010MGeol.271..292G. Дои:10.1016 / j.margeo.2010.02.020.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Гриффис, Ф. Х. (2007). «Инженерные сбои, обнаруженные ураганом Катрина». Технологии в обществе. 29 (2): 189–195. Дои:10.1016 / j.techsoc.2007.01.015.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Хорнер, Р. В. (1986). «Барьер Темзы». Управление проектом. 4 (4): 189–194. Дои:10.1016/0263-7863(86)90002-5.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Куриан, Н.П .; Nirupama, N .; Баба, М .; Томас, К. В. (2009). «Прибрежные наводнения из-за синоптических, мезомасштабных и удаленных воздействий». Стихийные бедствия. 48 (2): 259–273. Дои:10.1007 / s11069-008-9260-4.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Линк, Л. Э. (2010). «Анатомия катастрофы, обзор урагана Катрина и Нового Орлеана». Океан Инжиниринг. 37 (1): 4–12. Дои:10.1016 / j.oceaneng.2009.09.002.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Майкл, Дж. А. (2007). «Эпизодические наводнения и цена повышения уровня моря». Экологическая экономика. 63: 149–159. Дои:10.1016 / j.ecolecon.2006.10.009.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Nadal, N.C .; Zapata, R.E .; Pagán, I .; López, R .; Агудело, Дж. (2010). «Ущерб зданиям из-за речных и прибрежных наводнений». Журнал планирования и управления водными ресурсами. 136 (3): 327–336. Дои:10.1061 / (ASCE) WR.1943-5452.0000036.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Николлс, Р. Дж. (2002). «Анализ глобального воздействия повышения уровня моря: пример наводнения». Физика и химия Земли, части A / B / C. 27 (32–34): 1455–1466. Bibcode:2002PCE .... 27.1455N. Дои:10.1016 / S1474-7065 (02) 00090-6.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Nicholls, R.J .; Wong, P.P .; Burkett, V. R .; Codignotto, J. O .; Hay, J. E .; McLean, R.F .; Ragoonaden, S .; Вудрофф, К. Д. (2007). «Прибрежные системы и низменности». In Parry, M. L .; Canziani, O.F .; Palutikof, J. P .; Linden, P.J .; Хэнсон, К. Э. (ред.). Изменение климата 2007: воздействия, адаптация и уязвимость. Вклад рабочей группы II в четвертый оценочный доклад межправительственной группы экспертов по изменению климата. Издательство Кембриджского университета. С. 315–357.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Поуп, Дж. (1997). «Реагирование на береговую эрозию и ущерб от наводнений». Журнал прибрежных исследований. 3 (3): 704–710. JSTOR  4298666.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Шорт, A.D .; Масселинк, Г. (1999). «Заливные и структурно контролируемые пляжи». Справочник по морфодинамике берегов и берегов. Джон Уайли и сыновья. С. 231–250. ISBN  978-0471965701.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Snoussi, M .; Ouchani, T .; Ниази, С. (2008). «Оценка уязвимости воздействия повышения уровня моря и наводнения на побережье Марокко: пример Средиземноморской восточной зоны». Эстуарии, прибрежные районы и шельфовые науки. 77 (2): 206–213. Bibcode:2008ECSS ... 77..206S. Дои:10.1016 / j.ecss.2007.09.024.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Suarez, P .; Андерсон, В .; Mahal, V .; Лакшманан, Т. Р. (2005). «Воздействие наводнения и изменения климата на городской транспорт: общесистемная оценка эффективности района Бостонского метро». Транспортные исследования, часть D: Транспорт и окружающая среда. 10 (3): 231–244. Дои:10.1016 / j.trd.2005.04.007.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Томита, Т .; Имамура, Ф .; Арикава, Т .; Ясуда, Т .; Кавата, Ю. (2006). «Ущерб, нанесенный цунами 2004 года в Индийском океане на юго-западном побережье Шри-Ланки». Береговая инженерия. 48 (2): 99–116. Дои:10.1142 / S0578563406001362.CS1 maint: ref = harv (связь)

внешняя ссылка