极端海岸水位与地面沉降对塞内加尔圣路易海岸洪水的复合影响：卫星观测与模型分析

本研究针对气候变化下极端海岸水位与地面沉降（InSAR技术测定）对塞内加尔圣路易海岸洪水的复合影响展开多学科分析。通过整合卫星遥感（Sentinel-1A）、水动力模型（ERA5数据）和广义帕累托分布（GPD）等方法，发现该区域地面沉降速率达-6.4至-0.4 mm/yr，极端水位趋势为0.049 m/yr，二者协同作用使56%城区面临洪水风险。成果为西非海岸带风险管理提供科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，海岸带正面临前所未有的威胁。塞内加尔的圣路易市——这座被列入联合国教科文组织世界遗产名录的历史名城，正遭受着双重打击：不断上升的海平面和悄然下沉的地面。这座位于非洲西北部的低洼海岸城市，其标志性的"朗格德巴尔巴里"沙洲像一条纤细的臂膀，脆弱地抵挡着大西洋的汹涌波涛。然而，更令人担忧的是，这片土地正在以每年最高6.4毫米的速度下沉，而这一现象长期以来被科学家和政策制定者所忽视。

为了揭示这一隐藏的危机，由Cheikh Omar Tidjani Cissé领衔的国际研究团队开展了一项开创性研究。研究人员首次将合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）应用于塞内加尔海岸，结合水动力模型和极端值统计分析，系统评估了1996-2021年间极端海岸水位与地面沉降对洪水风险的复合影响。这项发表在《Dynamics of Atmospheres and Oceans》的研究，不仅填补了西非海岸研究的空白，更为全球类似地区的风险管理提供了重要参考。

研究采用了多项关键技术：通过Sentinel-1A卫星数据（2019-2021年）和SNAP-StaMPS处理流程进行地面沉降监测；利用ERA5再分析数据和UTIDE潮汐模型构建总水位（TWL）模型；应用广义帕累托分布（GPD）进行极端水位频率分析；采用"零边界规则"浴缸模型进行洪水淹没模拟。所有分析基于圣路易地区的高分辨率Pleiades卫星地形数据（2023年）。

3.1. 总水位（TWL）趋势分析

研究发现1996-2021年间圣路易海岸的极端水位呈现单调上升趋势（曼-肯德尔τ=0.049），虽然整体增幅不大，但十年尺度上显示出显著差异（p<2.22e-16）。通过Tukey's HSD检验发现，1990-2020年间极端水位上升尤为明显。

3.2. 极端水位与百年一遇概率

广义帕累托分布分析显示极端水位服从形状参数γ=-0.162的Weibull型分布，表明存在理论上限。估算的百年一遇水位为4.269 m（95%置信区间：4.268-4.271 m）。敏感性分析证实形状参数在90-99百分位阈值间保持稳定负值。

3.3. 圣路易地面沉降

InSAR技术首次揭示圣路易三个主要区域均存在不同程度沉降：朗格德巴尔巴里（-6.4至-0.4 mm/yr）、圣路易岛（北部和中部最显著）和索尔郊区。正在建设的2.15公里防波堤沿线显示出最高沉降速率。

3.4. 复合效应与洪水风险

最大沉降速率（-6.4 mm/yr）贡献了总水位趋势的13%。当考虑沉降与极端水位共同作用时，56%的城区面积面临淹没风险。洪水模拟显示朗格德巴尔巴里最为脆弱，其次是圣路易岛的历史城区。

讨论部分深入分析了沉降的可能机制。研究人员认为，圣路易位于塞内加尔河三角洲，其松软的冲积沉积物（黏土、粉砂和细沙）的自然压实是主要原因。此外，城市扩张、建筑荷载以及正在进行的海岸防护工程可能加剧了这一现象。值得注意的是，该地区即将开展的油气资源开发可能进一步加速沉降。

这项研究的意义不仅在于科学发现本身，更在于其政策启示。圣路易目前缺乏系统的海岸风险管理计划，而研究显示超过半数的城区面临洪水威胁。特别是考虑到气候变化导致的极端事件增加和可能的复合洪水（河流泛滥与海洋风暴潮同时发生）风险，制定综合适应策略已刻不容缓。

研究也存在若干局限：InSAR数据未进行大气校正；洪水模型未考虑水力连通性；极端水位分析基于平稳性假设。未来研究建议整合GNSS监测、非平稳极值分析和更精细的水动力模型。

这项开创性工作首次量化了西非海岸的地面沉降及其对洪水风险的贡献，为理解全球三角洲城市的脆弱性提供了新视角。随着海平面持续上升和人类活动加剧，圣路易的案例警示我们：看不见的地面下沉可能是海岸社区面临的"隐形杀手"，需要科学家、政策制定者和社区共同应对这一缓慢但确定的威胁。