综述:用于评估风险的沿海脆弱性指数(CVI)方法的发展:综述
《Journal of African Earth Sciences》:Progression in Coastal Vulnerability Index (CVI) Approaches for Assessing Risk: A Comprehensive Review
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时间:2025年11月08日
来源:Journal of African Earth Sciences 2.2
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沿海脆弱性指数(CVI)研究综述:分析35篇文献发现传统方法多依赖GIS和实证分析,而AI驱动的机器学习模型(如随机森林、KNN)能提升预测精度和客观性。但仅有17篇研究整合了社会经济因素,且不同地区因数据可及性和应用场景差异,尚无普适的最佳评估方法。
沿海地区是气候变化(CC)和海平面上升(SLR)影响最严重的区域之一。这些区域经常遭受低洼地带被淹没、风暴潮和海啸引发的洪水风险增加、海岸侵蚀速度加快以及飓风造成的重大损害。面对这些日益加剧的风险,许多策略已被开发用于评估和减轻沿海脆弱性。选择合适的气候适应方案需要全面评估气候变化的影响,并确定不同受冲击区域的风险等级。沿海脆弱性指数(CVI)作为一项不可或缺的工具,因其有效性和适应性而受到广泛认可。本文旨在回顾、理解和分析与CVI相关的文献,以评估沿海社区对气候变化的准备程度,涵盖共计三十五篇学术文章。研究中使用了三个关键因素:沿海特征、沿海驱动力以及社会经济因素,这些因素在不同程度上帮助人们理解沿海脆弱性。
过去,数据和信息的缺乏是理解脆弱性评估的主要障碍。然而,随着图像处理、卫星遥感和地理信息系统(GIS)等技术的进步,数据的收集和分析变得更加容易。传统的沿海脆弱性评估方法主要依赖于实证和GIS技术,但未来CVI的评估可能会向人工智能驱动、气候响应型的框架转变,使用诸如逻辑回归(LR)、决策树(DT)、K近邻(KNN)和随机森林(RF)等机器学习技术,以提高模型的中立性和预测的准确性。这一趋势表明,技术的进步正在为沿海脆弱性评估带来新的可能性。
本文的研究结果表明,确定沿海地区对气候变化的敏感性和潜在危害并没有万能的解决方案,因为这高度依赖于数据的可获取性和具体的应用背景。这意味着,尽管CVI是一个重要的评估工具,但在实际应用中,必须结合当地的具体情况和数据来源,才能做出准确的判断。沿海地区的脆弱性不仅受到自然因素的影响,如海平面上升、风暴潮和飓风等,还受到社会经济因素的制约,例如社区的健康状况、教育水平、收入水平以及经济稳定性等。因此,全面评估沿海脆弱性需要考虑多方面的因素,而不仅仅是单一的自然变量。
海平面上升对沿海地区的威胁尤为显著,它可能导致低洼三角洲和沿海平原的严重风险。这些地区通常生态脆弱,容易受到侵蚀、洪水和极端天气事件的影响。例如,波浪在海平面上升的情况下能够更远地推入内陆,导致沉积物被带走,从而削弱沿海屏障的保护作用。此外,随着水深的增加,沿海屏障后的波浪变得更加猛烈,这可能改变沉积物沿海岸线的运输方式,进而影响低洼地区的稳定性。沉积物带在保护低洼地区和潟湖方面发挥着重要作用,一旦失去这一屏障,海滩设施和休闲旅游可能会被淹没,沿海地区的淡水潟湖水质量也可能发生变化,地下水则可能变得咸化。
全球范围内,许多研究已经探讨了海平面上升对最易受影响的沿海地区可能带来的影响。例如,尼罗河三角洲、东南亚的昭披耶河三角洲、恒河-布拉马普特拉三角洲、伊洛瓦底江三角洲、东苏门答腊和婆罗洲地区,以及欧洲的低地国家和东英格兰地区均面临潜在的海平面上升风险。这些地区的共同特点是它们的生态系统较为敏感,且社会经济条件相对脆弱,使得它们在面对气候变化带来的挑战时更加难以应对。
为了应对这些挑战,制定前瞻性的适应和缓解计划至关重要。这些计划需要考虑到多个因素,包括社区的社会福祉(如健康、教育和收入)、经济稳定性(如失业率)以及物理环境(如地质结构和水动力条件),同时还需评估社区中脆弱人群的数量。通过综合这些因素,可以更准确地评估沿海地区的脆弱性,并制定相应的应对策略。然而,当前的研究表明,尽管CVI被广泛使用,但在将社会经济、驱动力和物理因素整合到一个统一且连贯的框架中方面仍存在不足。
因此,本文的研究重点在于分析CVI的最新方法论发展,并基于三十五篇已发表的文献进行综合评估。这些方法论的发展不仅有助于提高CVI的准确性,还能够为未来的研究提供方向。例如,通过引入人工智能技术,可以提高模型的预测能力和适应性,使其能够更好地应对不同地区的具体需求。此外,研究还强调了数据的可获取性和应用背景的重要性,指出没有一种方法能够适用于所有情况,因此需要根据实际需求进行调整和优化。
在方法论方面,本文探讨了CVI在评估气候变化风险中的应用。CVI被广泛认为是一种常见且简便的工具,用于衡量海岸线对海平面上升的脆弱性。其主要目标是将多种复杂且相互关联的属性,以不同的数据形式呈现,转化为一种更易于理解和应用的形式,以便决策者能够更有效地制定应对策略。然而,CVI的使用仍然面临一些挑战,例如数据的不完整性和不同地区之间的差异性。为了克服这些问题,研究者们提出了多种方法,包括使用不同的参数组合、改进数据收集技术以及引入更先进的分析工具。
在评估CVI的变量时,本文指出,沿海脆弱性指数通常由三个主要类别组成:沿海特征、沿海驱动力以及社会经济因素。然而,选择适当的沿海变量仍然存在一定的困难,因为学术界对应该包括哪些特征尚无统一意见。因此,不同研究可能采用不同的变量组合,这导致了评估结果的不一致性。此外,变量的选择还受到数据可获取性、研究目的和评估范围的影响,这意味着在实际应用中,需要根据具体情况灵活调整变量的选取。
在变量的整合和评估方面,本文讨论了用于汇总和评估变量的不同工具和方法。这些工具和方法的选择通常取决于研究的具体需求和数据的可用性。例如,某些研究可能更倾向于使用简单的统计方法,而另一些则可能采用更复杂的模型。然而,无论采用哪种方法,变量的选择都应具备可量化、易于操作、可获取和不重复的特性,以确保评估结果的可靠性和有效性。
本文的结论指出,沿海地区是动态变化的系统,受到人类活动和自然因素的共同影响。因此,这些地区容易受到多种负面后果的威胁,尤其是侵蚀和洪水。沿海风险评估通过识别不同地点的相对脆弱性,为制定有效的适应和缓解策略提供了依据。然而,评估结果的准确性依赖于对社会经济、沿海特征和驱动力因素的综合考虑。由于这些因素的复杂性和多样性,没有一种单一的方法能够完美解决所有问题,因此需要不断改进和优化评估工具,以适应不同地区的具体需求。
综上所述,本文的研究揭示了沿海脆弱性评估的重要性以及当前面临的挑战。随着气候变化的影响日益加剧,沿海地区的脆弱性评估必须不断更新和改进,以确保能够提供准确和有效的信息。未来的研究应更加注重将社会经济因素纳入评估框架,并探索人工智能技术在这一领域的应用潜力。通过这些努力,可以为沿海社区的可持续发展提供更好的支持,减少气候变化带来的风险和影响。
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