中國沿海地區(qū)相對海平面上升研究進(jìn)展

鄭楷源, 高 超,3, 鄭銑鑫4,易李艾藜, 譚琳珊, 黃憶夢

中國沿海地區(qū)相對海平面上升研究進(jìn)展

鄭楷源1,2, 高 超1,2,3*, 鄭銑鑫4,易李艾藜5, 譚琳珊1,2, 黃憶夢6

（1.寧波大學(xué) 地理科學(xué)與旅游文化學(xué)院, 浙江 寧波 315211; 2.寧波市高等學(xué)校協(xié)同創(chuàng)新中心 寧波陸海國土空間利用與治理協(xié)同創(chuàng)新中心, 浙江 寧波 315211;3.寧波大學(xué) 東海研究院, 浙江 寧波 315211; 4.寧波市自然資源生態(tài)修復(fù)和海洋管理服務(wù)中心, 浙江 寧波 315042; 5.深圳科學(xué)高中, 廣東 深圳 518129; 6.寧波大學(xué) 教師教育學(xué)院, 浙江 寧波 315211）

中國沿海地處世界危險海岸帶, 全球海平面上升及地面沉降疊加所致的相對海平面上升已成為國內(nèi)外沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展面臨的重大戰(zhàn)略問題, 地面沉降也已成為21世紀(jì)中國沿海地區(qū)相對海平面上升的主導(dǎo)和決定性因素. 本文采用文獻(xiàn)分析法對絕對海平面上升及地面沉降兩大領(lǐng)域研究進(jìn)行了綜述. 目前國內(nèi)外相對海平面上升研究主要集中在成因、機(jī)理、模擬計算、風(fēng)險評估、動態(tài)監(jiān)測、防控和管理等方面, 與發(fā)達(dá)國家相比, 中國相對海平面上升研究存在一定的滯后性, 也缺乏陸海統(tǒng)籌及政策管理研究. 隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的深入, 未來中國相對海平面上升研究需要針對沿海地區(qū)城市化及相對海平面上升趨勢特征, 面向生態(tài)文明和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo), 科學(xué)提出發(fā)展戰(zhàn)略與政策建議. 構(gòu)建適合中國沿海特點(diǎn)的預(yù)測模型、風(fēng)險評估體系與災(zāi)害管理系統(tǒng)將是研究未來相對海平面上升的熱點(diǎn)和重要方向.

沿海地區(qū); 相對海平面上升; 地面沉降; 趨勢; 可持續(xù)發(fā)展

沿海地區(qū)是全球政治、經(jīng)濟(jì)、科技、文化的重要區(qū)域, 也是我國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的戰(zhàn)略重心. 全球約60%的人口居住在距海岸100km以內(nèi)的沿海地區(qū)[1], 且人口趨海移動的趨勢仍在不斷增強(qiáng). 沿海地區(qū)地勢低平, 為海、陸、氣相互作用的生態(tài)過渡帶, 生態(tài)環(huán)境十分脆弱, 資源和環(huán)境系統(tǒng)對海平面變化異常敏感, 是氣象災(zāi)害、海洋災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)地帶.

由于氣候變化、特殊的地質(zhì)環(huán)境及城市化建設(shè)等原因, 絕對海平面上升和地面沉降疊加造成的相對海平面上升已成為危及沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要因素之一. 中國沿海地處世界危險海岸帶, 90%沿海地區(qū)為中-高等脆弱區(qū)[2-3], 這些地區(qū)常住人口約占全世界沿海危險區(qū)域總?cè)丝诘?7%[4],大多數(shù)城市僅靠防洪墻、海堤來保護(hù)城市[5]. 有研究報道[6], 到21世紀(jì)末, 世界海平面上升導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失將達(dá)到全球國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的10%.

氣候變化引起全球環(huán)境系統(tǒng)更迭, 加速全球海平面上升[7]. 在高排放背景下, 海平面上升值將遠(yuǎn)高于國際政府間氣候變化專門委員會(IPCC)報告的估值. 21世紀(jì)末全球平均海平面上升的上限將達(dá)2.5m[8]. 沿海地區(qū)人為經(jīng)濟(jì)活動強(qiáng)度不斷增大, 地面沉降已成為21世紀(jì)中國沿海地區(qū)相對海平面上升的主導(dǎo)和決定因素[9]. 相對海平面上升會全面加大沿海地區(qū)災(zāi)害鏈的強(qiáng)度和頻率, 引發(fā)災(zāi)害的“共振”和“放大”效應(yīng)[10], 進(jìn)而誘發(fā)一系列資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會問題, 加劇沿海地區(qū)風(fēng)暴潮、洪澇等災(zāi)害的地域性、動態(tài)性、群發(fā)性, 全面增大沿海地區(qū)風(fēng)險暴露性和脆弱性[11-12]. 隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的深入, 預(yù)期沿海地區(qū)城市化發(fā)展加快, 中國沿海地區(qū)暴露度將不斷增大, 相對海平面上升災(zāi)害和風(fēng)險會持續(xù)趨高[13].

沿海地區(qū)相對海平面上升是復(fù)雜性科學(xué). 隨著氣候變化和城市建設(shè), 20世紀(jì)80年代, 國內(nèi)外學(xué)者相繼開始對相對海平面上升開展研究[14-15]. 目前, 相對海平面上升的研究主要集中在成因[16]、機(jī)理[7]、數(shù)學(xué)模擬計算[17-18]、風(fēng)險評估[11,19-20]、監(jiān)視監(jiān)測[21]、工程防治[3,22]、災(zāi)害管理[23]等方面. 與發(fā)達(dá)國家相比, 中國相對海平面上升研究存在一定的滯后性. 我國相對海平面上升研究需要針對沿海地區(qū)城市化特點(diǎn)及相對海平面上升趨勢特征, 面向生態(tài)文明和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo), 著眼陸-海一體化角度, 開展自然、經(jīng)濟(jì)、社會跨學(xué)科攻關(guān), 大氣-海洋-海岸系統(tǒng)化研究, 定量化、模型化機(jī)理和致災(zāi)探究, 時空化風(fēng)險綜合評估和風(fēng)險管理, 地區(qū)性生態(tài)化防治探索等系列化深入研究, 為21世紀(jì)中國“一帶一路”戰(zhàn)略推進(jìn)、沿海地區(qū)城市化發(fā)展及“風(fēng)險與發(fā)展共存”管理提供有效的理論依據(jù).

1 相對海平面上升研究進(jìn)展

1.1 相對海平面上升成因

相對海平面上升是自然和人為因素共同作用的結(jié)果, 主要因素由氣候、海洋、地質(zhì)環(huán)境、資源開發(fā)、人為工程建設(shè)等方面(圖1), 由此誘發(fā)一系列資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會問題和風(fēng)險, 危及沿海地區(qū)城市化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展.

圖1 相對海平面上升及影響示意圖[13]

1.1.1 絕對海平面上升

絕對海平面上升的成因主要有3大方面: (1)全球海水水量變化, 主要包括冰和雪的溶化和積累, 以及通過降水、蒸發(fā)、表層徑流等大洋和大氣、陸地之間的水量變換; (2)海水密度變化引起海水體積變化, 主要是溫度和鹽度的變化, 稱比容效應(yīng), 可分為熱比容和鹽比容[24]; (3)地球構(gòu)造變形, 冰期和非冰期地球形狀變化造成海平面升降[25]. 目前, 引起絕對海平面上升主要由冰川和冰蓋融化及溫度熱膨脹等所致. 另外, 受風(fēng)場、氣壓場、海-氣熱量和淡水通量、洋流階段性的影響, 全球絕對海平面并非一致, 而是具有十分明顯的時空差異和區(qū)域性特征[26].

1.1.2 地面沉降

按照地面沉降發(fā)生的地質(zhì)環(huán)境, 地面沉降分3種模式: 沖積平原模式(如天津)、三角洲平原模式(如長江三角洲、珠江三角洲)、斷陷盆地模式(如寧波)[27]. 地面沉降成因主要有: (1)地殼活動, 包括地震、斷裂構(gòu)造活動[16]; (2)自然作用固結(jié), 包括土層自重、有機(jī)質(zhì)氧化固結(jié)等; (3)礦產(chǎn)資源開發(fā), 主要包括固體(煤、鹽、金屬礦產(chǎn))、液體(石油、地下水)和氣體(天然氣)等礦產(chǎn)開發(fā)活動[28]; (4)地表和地下工程效應(yīng)及動、靜荷載作用, 包括地下空間開發(fā)、地表大規(guī)模工程建設(shè)和施工活動, 地表大型點(diǎn)狀、線狀和面狀建筑物、市政工程堆載以及地表、地下交通運(yùn)輸?shù)裙こ袒顒拥木C合作用[29], 即建設(shè)工程性地面沉降. 上述因素將成為中國沿海地區(qū)相對海平面上升的主導(dǎo)因素. 國內(nèi)外對地面沉降的研究相對較為深入, 如地下水開發(fā)引發(fā)地面沉降的成果豐碩[30-32], 且成果應(yīng)用效果良好. 地面沉降研究相對領(lǐng)先國家主要有日本[33]、美國[34]、中國[35]等, 而中國在建設(shè)工程性地面沉降研究方面的水平處于國際領(lǐng)先地位.

1.2 相對海平面上升監(jiān)測

1.2.1 海平面變化觀測

目前, 海平面觀測手段主要包括驗潮站和衛(wèi)星高度計2大類. 中國的潮位觀測始于1860年, 系統(tǒng)的驗潮站工作始于1964年, 現(xiàn)有的海平面觀測網(wǎng)擁有100余個觀測站. 自1993年以來, 高精度衛(wèi)星高度計成為觀測全球海平面變化的重要手段[21].

1.2.2 地面沉降監(jiān)測

中國是世界上地面沉降監(jiān)測、研究和防治較早的國家之一. 目前, 地面沉降監(jiān)測主要包括地下水動態(tài)和地面變形兩方面. 地下水動態(tài)包括水量、水位和水質(zhì); 水位主要監(jiān)測含水層水位及黏土層孔隙水壓力; 地下水位監(jiān)測手段有人工和自動化實時監(jiān)測. 地面變形監(jiān)測主要有水準(zhǔn)測量、三角高程測量、數(shù)學(xué)攝影測量、InSAR、GPS、分層監(jiān)測標(biāo)(包括基巖標(biāo)和分層標(biāo))等,監(jiān)測方式由單一方法向多種方法融合轉(zhuǎn)變[36]. 目前, 陸海監(jiān)測基本分離. 陸海統(tǒng)籌監(jiān)測, 利用地面沉降數(shù)據(jù)對驗潮站監(jiān)測成果進(jìn)行分析和校核, 加大現(xiàn)代科技成果在相對海平面上升監(jiān)測中的應(yīng)用是趨勢所在.

1.3 相對海平面上升預(yù)測方法

目前, 相對海平面上升預(yù)測一般通過絕對海平面和地面沉降疊加而成. 模擬計算方法主要有統(tǒng)計分析法、理論疊加法、直接假設(shè)法、數(shù)值模擬法等[17,37]. 國內(nèi)各種模擬計算方法各有特點(diǎn), 精度和適用性也存在差異. 充分融合絕對海平面上升和地面沉降監(jiān)測成果進(jìn)行模擬計算, 開發(fā)適合中國特點(diǎn)的統(tǒng)計分析、數(shù)值模擬方法是趨勢所在.

1.3.1 統(tǒng)計分析法

利用一系列長期驗潮站多年歷史觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析, 得到過去海平面變化的主要周期和速率, 通過此關(guān)系式外推預(yù)測未來相對海平面上升的趨勢[38]. 這類預(yù)測方法包括Barnett法、譜分析法、隨機(jī)動態(tài)模型法、灰色系統(tǒng)分析法、經(jīng)驗?zāi)B(tài)分析法、顯著周期振動法以及灰色線性回歸模型法[39].

1.3.2 理論疊加法

基于絕對海平面上升值疊加區(qū)域地面沉降速率進(jìn)行相對海平面上升預(yù)測. 絕對海平面上升值采用IPCC報告給出的全球絕對平均海平面上升預(yù)測值, 或采用區(qū)域平均海平面上升值. 地面沉降速率采用當(dāng)?shù)亻L期驗潮站數(shù)據(jù), 或由大地水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)計算獲得[40].

1.3.3 直接假定法

直接給出未來相對海平面上升值來預(yù)測評估海平面變化. 一是指定時間, 同時給出相應(yīng)的海平面上升值, 即應(yīng)用全球或區(qū)域相對海平面上升數(shù)據(jù), 預(yù)測特定時間(如2050年)海平面上升值; 另一是只給出相對海平面上升值, 不考慮海平面達(dá)到該高度的時間, 即假定相對海平面上升某一值, 對某一沿海地區(qū)淹沒等災(zāi)害風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測評估[41].

1.3.4 數(shù)值模擬法

通過建立全球海洋環(huán)流模式, 或采用“基于過程”模式[8], 應(yīng)用海表面溫度數(shù)據(jù), 對全球絕對海平面變化進(jìn)行模擬分析[42]; 通過分析建立海-氣耦式模型, 對全球絕對海平面上升進(jìn)行模擬預(yù)測[43].

地面沉降方面, 通過建立地下水水流模型、土體變形的水土力學(xué)模型及地下水水流與土體變形的耦合模型, 對地下水開采所致的地面沉降進(jìn)行模擬預(yù)測. 地下水流模型主要有: 二維流模型、準(zhǔn)三維流模型、三維流模型. 土力學(xué)模型主要有滲透固結(jié)模型、流固耦合模型、非線性模型、彈性模型、流變模型. 耦合模型可分兩步計算模型、部分耦合模型及完全耦合模型. 此外, 還有通過構(gòu)建海平面響應(yīng)全球溫度或輻射強(qiáng)迫變化統(tǒng)計關(guān)系的半經(jīng)驗法[37]; 通過專家判斷和隨機(jī)抽樣來估算未來海平面上升情景和概率的專家分析法等[44].

1.4 相對海平面上升風(fēng)險評估

相對海平面上升, 改變了海洋水動力環(huán)境條件, 引起沿海地區(qū)自然系統(tǒng)變化, 加重了一系列災(zāi)害效應(yīng)和風(fēng)險程度[45], 加劇了沿海地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的脆弱性(圖2).

圖2 相對海平面上升風(fēng)險評估框架[45]

相對發(fā)達(dá)國家, 國內(nèi)對海平面上升多種水源極值水位疊加災(zāi)害鏈的研究起步較晚, 對未來不同上升情景下中國沿海地區(qū)災(zāi)害風(fēng)險評估較少, 多致災(zāi)因子疊加、耦合非線性效應(yīng)和極端水位不確定性研究不多[13], 研究缺少對陸面系統(tǒng)及人類經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)的綜合考慮.

1.4.1 沿海風(fēng)暴潮

目前, 風(fēng)暴潮研究主要集中在數(shù)值模擬、重現(xiàn)期計算和災(zāi)情損失評估等方面. 風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估主要針對危險性和脆弱性兩大方面. 在此基礎(chǔ)上, 應(yīng)用風(fēng)險概念模型, 對沿海地區(qū)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險進(jìn)行綜合評估[20]. 基于2015年數(shù)據(jù), 如果2050年海平面上升0.3m, 并疊加風(fēng)暴潮和天文大潮情景下, 中國海洋經(jīng)濟(jì)損失將達(dá)35444.6億元, 占海洋生產(chǎn)總值的9.39%[46].

1.4.2 低海拔地區(qū)淹沒

沿海大量低海拔地區(qū)被淹沒, 社會經(jīng)濟(jì)暴露度不斷增大. 應(yīng)用數(shù)字高程模型, 結(jié)合人口、經(jīng)濟(jì)、土地利用資料, 構(gòu)建中國海平面上升風(fēng)險暴露度模型評價表明, 高暴露度區(qū)域主要集中在長江三角洲和蘇北沿海、珠江三角洲及環(huán)渤海等濱海平原地區(qū); 而且, 影響的人口和經(jīng)濟(jì)總量逐漸增加[11]. 對全球128個沿海大城市洪水淹沒損失評估表明, 到21世紀(jì)末, 美國新奧爾良和中國廣州預(yù)期年度風(fēng)險最高, 損失值將超過1萬億美元[19].

1.4.3 城市洪澇

相對海平面上升造成感潮河道水位上漲, 城市排污和泄洪能力大大降低, 嚴(yán)重影響城市防洪安全[47]. 暴雨時, 城區(qū)大范圍積水、污水倒灌、河道淤積、航道和海港運(yùn)行受阻; 平原區(qū)河網(wǎng)水位上升, 農(nóng)業(yè)大幅減產(chǎn). 1975—2016年, 全球因洪水死亡人數(shù)80%在距海100km地區(qū)[48]. 有研究表明[9], 相對海平面上升200、400、600m, 則珠江三角洲百年一遇的洪水將相應(yīng)降至50年、20年和10年一遇, 即洪澇災(zāi)害將分別增加2倍、5倍和10倍.

1.4.4 水資源咸化

相對海平面上升, 引起海水入侵地表河流和地下含水層, 加大了地表水和地下水被咸化的規(guī)模和速率, 危及沿海地區(qū)地下水及河口地表水資源的可持續(xù)利用[49-50]. 海水入侵地表河口距離采用經(jīng)驗?zāi)Ｐ? 海水入侵地下含水層一般采用突變界面模型, 基于海水-淡水以彌散帶接觸的過渡帶模型已成為目前主要的研究方向. 基于FVCOM模式三維潮流鹽度數(shù)值模型預(yù)測表明[51], 相對海平面上升0.3、0.6、1.0m, 錢塘江河口潮水入侵距離將上溯1.1～2.8km、2.2～5.9km、6.0～9.8km.

1.4.5 生態(tài)環(huán)境破壞

海平面上升嚴(yán)重影響海岸帶生態(tài)系統(tǒng)[52]. IPCC海岸管理小組(CZMS)對21世紀(jì)灘涂濕地?fù)p失預(yù)測顯示[53]: 至2080年, 因全球海平面上升, 世界灘涂濕地?fù)p失將達(dá)22%; 若加上人類活動影響, 全球灘涂濕地?fù)p失將達(dá)70%.應(yīng)用海平面上升濕地影響模型(SLAMM)和多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估方法, 從淹沒面積和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化兩方面來評估海平面上升對濕地生態(tài)系統(tǒng)和資源風(fēng)險, 其潛在風(fēng)險遠(yuǎn)大于顯性風(fēng)險[54].

1.5 相對海平面上升防治及其效益

目前, 相對海平面上升防治主要從工程性、技術(shù)性、政策性幾方面考慮. 相對海平面上升防治措施主要有6大方面: (1)修建防汛墻、防潮閘和排水(污)泵站; (2)提高建筑物地基設(shè)計高度和標(biāo)準(zhǔn), 對低洼地進(jìn)行改造; (3)建立相對海平面上升監(jiān)測網(wǎng)絡(luò), 開展海平面、地下水和地面變形監(jiān)測; (4)壓縮或禁止地下水開采, 開展地下水人工回灌; (5)開展控制全球海平面上升和地面沉降防治研究; (6)制定有關(guān)大氣排放、海平面上升、地下水資源開發(fā)利用、地面沉降防治的政策、制度和法規(guī).

20世紀(jì)60年代初以來, 上海開始采取一系列措施控制地面沉降, 使得上海地面沉降趨緩, 控制地面沉降效益為6159.42億元[55]. 預(yù)測珠江三角洲2030年、2050年、2100年海防工程效益為86.85億～93.01億元[3]. 通過對人工回灌地下水和建設(shè)可移動擋浪墻工程措施論證比較, 回灌地下水防治地面沉降的效益高達(dá)幾十倍以上[22].

國內(nèi)相對海平面上升防治研究大多局限在工程性措施上, 法規(guī)、政策性研究成果不多, 缺乏生態(tài)性工程防護(hù)研究, 災(zāi)害不確定性風(fēng)險防范管理及彈性恢復(fù)措施研究亟待加強(qiáng)[8].

相對海平面上升具有跨學(xué)科和多學(xué)科性, 雖然各領(lǐng)域?qū)＜曳謩e從海洋學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)等角度開展相關(guān)研究, 但缺乏融合各學(xué)科的系統(tǒng)研究. 相對海平面上升是個非線性的復(fù)雜巨大系統(tǒng), 大多數(shù)研究尚處在定性描述階段, 機(jī)理性研究不足, 缺乏定量評估與分析; 在研究和評估中, 考慮地面沉降等人為因素相對有限[13]. 與發(fā)達(dá)國家相比, 國內(nèi)相對海平面上升總體研究不多, 陸、海二元分割, 缺乏統(tǒng)一研究與管理; 著重于技術(shù)理論, 缺乏政策管理研究; 城市安全適應(yīng)性措施研究處于起步階段; 未開展專門戰(zhàn)略規(guī)劃編制探索, 著眼于沿海可持續(xù)發(fā)展角度的研究成果不多.

2 未來相對海平面上升研究趨勢

20世紀(jì)90年代以來, 有關(guān)國內(nèi)外海平面上升文獻(xiàn)綜合分析表明, 研究熱點(diǎn)已從單一的海平面上升, 逐漸延伸到“氣候變化”“海岸帶”“適應(yīng)性”“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能”等領(lǐng)域[56-57].

近幾年, 國際組織和主要海洋國家圍繞全球氣候變暖、海平面上升, 發(fā)布了一系列計劃、規(guī)劃和戰(zhàn)略研究報告. 這些報告起始時間大致在2010—2017年, 目標(biāo)時間大多在2020—2030年. 例如, 聯(lián)合國計劃開發(fā)署(UNDP)等的《海洋與海岸可持續(xù)發(fā)展藍(lán)圖》, 國際科學(xué)聯(lián)盟(ICSU)的《未來地球研究計劃(2014—2023年)》[58], 英國海洋科學(xué)合作委員會的《英國海洋科學(xué)戰(zhàn)略(2010—2025年)》、聯(lián)合國《海洋科學(xué)可持續(xù)發(fā)展十年規(guī)劃(2021—2030年)》等. 研究方向主要為全球變化、海岸帶可持續(xù)發(fā)展、學(xué)科融合、資源管理、災(zāi)害恢復(fù)、城市安全、人類活動影響等.

2.1 研究內(nèi)容由單一轉(zhuǎn)向綜合

相對海平面上升是個非線性的復(fù)雜巨大系統(tǒng), 需要關(guān)注研究學(xué)科、對象、領(lǐng)域、內(nèi)容、因子的綜合性和系統(tǒng)性. 相對海平面上升具有跨學(xué)科和多學(xué)科性, 需將自然科學(xué)和社會科學(xué)密切結(jié)合起來, 相對海平面上升研究也需逐漸轉(zhuǎn)向社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等綜合問題[45], 社會、經(jīng)濟(jì)研究已成為相對海平面上升研究的一個重要組成部分. 需把中國沿海地區(qū)作為一個海-陸-人類相互作用的整體系統(tǒng)來開展研究, 海岸帶社會-生態(tài)系統(tǒng)研究成為相對海平面上升的前沿領(lǐng)域.

2.2 研究方法由定性轉(zhuǎn)向定量

相對海平面上升研究將逐漸由定性經(jīng)驗評述轉(zhuǎn)向定量化、模型化、動態(tài)化. 從定量角度, 加強(qiáng)全球氣候變化機(jī)理及相對海平面上升變化影響機(jī)制的研究; 應(yīng)用新的科技手段和方法, 開展災(zāi)害、資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)、社會各類要素的定量分析和綜合評價, 建立更具物理意義和準(zhǔn)確的氣-海-陸-人類活動數(shù)學(xué)模型, 開展多災(zāi)種疊加和非線性效應(yīng)研究, 對中國沿海地區(qū)資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)進(jìn)行高精度動態(tài)模擬、風(fēng)險評價和有序管理.

2.3 研究尺度從全球轉(zhuǎn)向區(qū)域

相對海平面上升時空性強(qiáng), 區(qū)域性特征十分明顯. 在全球氣候變化背景下, 結(jié)合區(qū)域或地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展模式, 從區(qū)域尺度和地區(qū)性尺度, 系統(tǒng)研究、綜合分析全球性海平面變化趨勢, 地區(qū)性地面沉降動態(tài)防治及區(qū)域性社會-生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控, 提出適合中國沿海地區(qū)特點(diǎn)的相對海平面上升預(yù)測模型及風(fēng)險評估指標(biāo)體系, 這對我國沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展更具現(xiàn)實和戰(zhàn)略意義.

2.4 研究領(lǐng)域從分割轉(zhuǎn)向一體

海岸帶是陸、海相互作用的交錯地帶, 是相對海平面上升研究的共同區(qū)域, 但目前我國的研究及管理存在: 陸、海二元分割, 陸地與海洋缺乏統(tǒng)一管理; 部門管理沖突, 海洋帶的管理尤其潮間帶分屬多個部門; 區(qū)域缺乏協(xié)調(diào), 中國海岸帶11個省、自治區(qū)、直轄市沖突嚴(yán)重. 陸-海一體、跨部門合作、跨區(qū)域整體協(xié)調(diào)及系統(tǒng)化、一體化、生態(tài)化、精細(xì)化研究和管控相對海平面上升問題, 成為必然趨勢[59].

2.5 研究重點(diǎn)從理論轉(zhuǎn)向管理

從可持續(xù)利用和發(fā)展的角度來認(rèn)識并管理人類活動和行為是必然趨勢. 中國沿海地區(qū)發(fā)展需要樹立“適應(yīng)”的理念, 需要調(diào)整和控制人類活動的行為, 適應(yīng)資源和生態(tài)環(huán)境的變化, 緩解城市化發(fā)展面臨的風(fēng)險[60]. 將相對海平面上升研究重點(diǎn)放在應(yīng)對海平面適應(yīng)措施上[61], 有序管理不合理、不科學(xué)人為工程活動的研究上; 強(qiáng)化基于生態(tài)系統(tǒng)的海防工程研究[62]; 結(jié)合中國國情和沿海區(qū)情, 構(gòu)建融入國土可持續(xù)開發(fā)戰(zhàn)略框架下的相對海平面上升適應(yīng)性對策治理和管理體系.

2.6 研究目標(biāo)從災(zāi)害轉(zhuǎn)向發(fā)展

在災(zāi)害研究的基礎(chǔ)上, 尋找中國沿海地區(qū)資源及環(huán)境可持續(xù)利用及經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展模式, 觀測和預(yù)測沿海社會-生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展趨勢、驅(qū)動因素及其相互作用, 系統(tǒng)研究中國沿海地區(qū)災(zāi)害風(fēng)險防范及彈性恢復(fù)措施, 實現(xiàn)“災(zāi)害和風(fēng)險共存”“風(fēng)險與發(fā)展共存”的可持續(xù)發(fā)展模式, 以預(yù)防、應(yīng)對或減緩相對海平面上升災(zāi)害風(fēng)險[63-64]; 優(yōu)先研究沿海地區(qū)循環(huán)“綠色經(jīng)濟(jì)”、可持續(xù)“藍(lán)色社會”, 為中國沿海地區(qū)“社會-生態(tài)”系統(tǒng)適應(yīng)全球變化及與“風(fēng)險與發(fā)展共存”的經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供理論支撐.

3 結(jié)語

地球已進(jìn)入了人類世的新紀(jì)元. 隨著氣候變化及“一帶一路”戰(zhàn)略和城市化進(jìn)程的加快推進(jìn), 地面沉降對中國沿海地區(qū)相對海平面上升的影響加大, 相對海平面上升幅度加快, 增加了21世紀(jì)中國沿海地區(qū)城市化發(fā)展風(fēng)險. 2019年IPCC第六次報告指出:重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)考慮海平面上升可能上限; 建議采取“降低海岸帶城市化程度, 控制人為因素造成的地面沉降”等措施, 以降低沿海地區(qū)暴露度和脆弱性. 從戰(zhàn)略角度深入研究, 提出積極有效、可持續(xù)和具有彈性的綜合應(yīng)對方案[16].

當(dāng)前, 我國相對海平面上升監(jiān)測手段和設(shè)施需要更新, 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、挖掘研究不足; 地面沉降等人為因素考慮有限, 缺乏絕對海平面上升和地面沉降有機(jī)融合分析和研究; 大量的研究尚處于定性分析層面, 缺乏多學(xué)科融合研究、成因機(jī)理綜合分析及定量化、系統(tǒng)化動態(tài)模擬; 風(fēng)險評估多為大尺度論述, 缺乏多災(zāi)種疊加和非線性效應(yīng)研究; 研究成果與沿海地區(qū)城市化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展結(jié)合不密切, 實用性不強(qiáng); 多數(shù)研究側(cè)重技術(shù)理論, 缺乏政策管理及城市安全和發(fā)展戰(zhàn)略研究.

今后, 相對海平面上升研究需要強(qiáng)化系統(tǒng)性、綜合性和動態(tài)性, 應(yīng)融合手段、集成技術(shù)、多學(xué)科攻關(guān). 需面向生態(tài)文明, 針對我國“一帶一路”戰(zhàn)略及城市化發(fā)展的需求, 基于多層次、多尺度、多視角、多情景, 有機(jī)集成復(fù)雜系統(tǒng)動態(tài)仿真、地理空間、大數(shù)據(jù)、“3S”等技術(shù), 構(gòu)建適合中國沿海特點(diǎn)的相對海平面上升耦合預(yù)測模型、風(fēng)險評估指標(biāo)體系、風(fēng)險決策平臺、災(zāi)害管理系統(tǒng), 多目標(biāo)動態(tài)模擬, 時空信息集成分析, 動態(tài)化致災(zāi)研究和災(zāi)害預(yù)警, 多層次決策分析, 科學(xué)地提出應(yīng)對和適應(yīng)氣候變化、建設(shè)工程性地面沉降、相對海平面上升和城市化發(fā)展的技術(shù)對策、管理策略、發(fā)展戰(zhàn)略及經(jīng)濟(jì)政策建議, 實現(xiàn)中國沿海地區(qū)治理現(xiàn)代化和發(fā)展生態(tài)化.

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Research progresses in relative sea-level rise in China’s coastal regions

ZHENG Kaiyuan1, GAO Chao1,2,3*, ZHENG Xianxin4, YI Liaili5, TAN Linshan1,2, HUANG Yimeng6

( 1.School of Geography and Tourism Culture, Ningbo University, Ningbo 315211, China; 2.Ningbo Universities Collaborative Innovation Center for Land and Marine Spatial Utilization and Governance Research at Ningbo University, Ningbo 315211, China; 3.Institute of East China Sea, Ningbo University, Ningbo 315211, China; 4.Ningbo Administration and Service Center for Marine and Ecological Restoration of Natural Resource, Ningbo 315042, China; 5.Shenzhen High School of Science, Shenzhen 518129, China; 6.College of Teacher Education, Ningbo University, Ningbo 315211, China )

The coastal regions of China are deemed at risk due to their littoral locations from the world geographic perspective. The relative sea-level rise, which is super-imposed caused by sea-level rise and land subsidence, has become one of the critical issues for the economic development in the coastal regions across the world. Also, land subsidence has become the major determinant to affecting the relative sea-level rise in coastal regions of China for decades to come. The literature analysis is conducted to summarize research progresses on absolute sea-level rise and land subsidence. The investigations on the relative sea-level rise are now focused on causes, mechanism, simulation, risk assessment, dynamic monitoring, control, and management at home and abroad. Compared with the measures taken by some developed countries, the research conducted in this program on relative sea-level rise lags behind, especially in terms of land-and-sea cases, corresponding policies, and management. To fast implement the strategy of “the Belt and Road Initiative”, the research on the relative sea-level rise should be in conjunction with the characteristics of urbanization and trend of relative sea-level rise as well as meet the needs of eco-civilization and sustainable development. The key points and directions of relative sea-level rise research in the future would be focused on building the prediction model, risk appraisal, and hazards management systems, suitable for China’s coastal regions.

coastal regions; relative sea-level rise; land subsidence; trend; sustainable development

P33

A

1001-5132（2022）02-0113-08

2021?04?07.

寧波大學(xué)學(xué)報（理工版）網(wǎng)址: http://journallg.nbu.edu.cn/

國家自然科學(xué)基金（41871024, 42001014, 42001025）; 教育部人文社會科學(xué)研究一般項目（20YJCZH180）;浙江省基礎(chǔ)公益研究計劃項目（GF21D010009）; 寧波市公益類科技計劃項目（202002N3200）.

鄭楷源（1997－）, 男, 浙江寧波人, 在讀碩士研究生, 主要研究方向: 水文及海岸帶自然災(zāi)害. E-mail: zky490547738@163.com

高超（1978－）, 男, 安徽全椒人, 博士/教授, 主要研究方向: 氣候變化與水文水資源. E-mail: gaoqinchao1@163.com

（責(zé)任編輯 史小麗）