基于Iber二维水动力模型的摩洛哥萨莱海岸风暴淹没模拟与海平面上升情景风险评估

《Earth》:Marine Flood Hazard Modelling in Salé, Morocco: Current Risks and Future Scenarios

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年11月04日 来源:Earth 4.0

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  沿海城市化岸线面临极端海洋强迫与复杂地貌耦合驱动的海洋淹没(marine submersion)风险。研究人员以摩洛哥Sidi Moussa–Salé岸段为对象,采用Iber二维浅水方程水动力模型,输入大气再分析风场、CMEMS(Copernicus Mari

  
沿海城市化岸线面临极端海洋强迫与复杂地貌耦合驱动的海洋淹没(marine submersion)风险。研究人员以摩洛哥Sidi Moussa–Salé岸段为对象,采用Iber二维浅水方程水动力模型,输入大气再分析风场、CMEMS(Copernicus Marine Environment Monitoring Service)波浪参数、5 m分辨率地形–水深数字高程,复演2014年1月与2017年2月两次风暴事件。结果显示淹没响应具空间异质性:2014年事件最大向陆侵入约0.20 km、淹没面积0.20 km2,2017年分别为0.15 km与0.10 km2;局部洼地、地貌不连续体与优势流路控制洪水传播。暴露制图表明淹没区与海岸道路、居住与商业用地、游憩设施及公共资产重叠。基于2017年风暴强迫叠加JRC(Joint Research Centre)全球极端海平面预估,在RCP2.6与RCP8.5排放路径下,2050与2100年情景均显示淹没足迹扩张;RCP8.5–2100最大向陆范围0.42 km、淹没面积0.32 km2(基准0.15 km与0.10 km2)。上述结果为条件性敏感度评估而非确定性预报,受观测验证缺失与风暴形态演化不确定性限制,可为站点尺度海岸规划与适应性治理提供科学依据。
研究背景与问题提出
摩洛哥大西洋岸线处于东北大西洋温带气旋与风暴涌浪路径上,Rabat–Salé都市圈低洼、高密度、遗产与基础设施集中,但既有数值海岸洪水研究多集中于Tahaddart、Agadir–Taghazout、El Jadida等开敞海湾,Salé所在Bou Regreg河口—悬崖复合型地貌的工艺化过程基模模拟存在空白。该区域兼具海洋增水(storm surge)、波浪爬高(wave run-up)、河口回水与城市下垫面对洪水的放大效应,且缺乏高精度实测洪痕与水位验证,地方管理长期依赖经验而非灾害制图。
研究人员以Sidi Moussa–Salé岸段为案例,构建事件驱动(event-based)二维水动力框架,耦合历史风暴强迫与预设海平面上升(Sea-Level Rise, SLR)偏移,量化向陆侵入距离、淹没面积与暴露重叠,进而服务海岸带风险管理。
主要技术方法概括
研究人员使用ECMWF再分析风场与Puertos del Estado风观测描述强迫,CMEMS IBI-MFC提供有效波高(Hs)、峰值周期(Tp)与波向;融合ANCFCC地形、近岸水深与实地校正构建5 m网格DEM,并依2022年遥感LULC赋予空间差异化Manning糙率。计算域经RTIN三角剖分至约1 m分辨率,在Iber-GiD中求解二维浅水方程,模拟时长27 h、输出间隔900 s。未来情景以2017年2月风暴为共同强迫,在海洋边界叠加JRC给出的RCP2.6(+0.25 m/2050、+0.60 m/2100)与RCP8.5(+0.40 m/2050、+0.98 m/2100)海平面增量,作条件式敏感度试验;暴露分析在GIS中叠加道路、建筑与游憩资产。
研究结果
3.1 风强迫分析
通过风玫瑰与月尺度统计,2014年1月风向离散度高、南西风约20%,2017年2月阵风可达13.89 m·s?1,显示极端事件大气强迫的时空变异性,但月统计不足以分离峰值协同过程。
3.2 波浪强迫分析
离岸波向以北西为主,2014年Hs峰值约4.7 m,2017年约3.6 m;更高离岸波能对应更大模拟淹没足迹,印证波浪强迫是侵蚀—越顶的关键边界条件。
3.3 风暴淹没模拟
2014事件向陆0.20 km、面积0.20 km2、最高涉水地形高程约12 m、最大水深7.10 m;2017事件相应0.15 km、0.10 km2、8 m与较浅分布。结论:响应强事件依赖,悬崖线并非均质屏障,局部洼地与崖前破裂带构成优势入流通道。
3.4 海岸洪水风险空间分布
联合水深与流速划分低—中—高风险区,高风险带沿滨海路、崖缘建成区与商业游憩节点分布;野外照片佐证护栏损毁、道路积水与岩屑堆积,但仅作定性互证而非定量验证。
3.5 海平面上升情景下的未来淹没
以2017为基线:RCP2.6–2050为0.16 km/0.21 km2,RCP8.5–2050为0.33 km/0.28 km2;RCP2.6–2100为0.31 km/0.26 km2,RCP8.5–2100达0.42 km/0.32 km2。结论:背景海平面抬升降低陆地–海面高差,使当前罕见事件触及更高背陆资产,低洼通道最先扩张。
讨论部分总结
讨论指出,Salé风险不是单一“淹多广”的问题,而是极端强迫、悬崖地貌不连续性、资产高密度岸线三者耦合;未来情景未纳入风暴特征变化、地貌演变、护岸反馈与城市发展,因此仅为敏感度边界。管理上需把水动力制图嵌入早期预警、交通韧性、排水与用地管控,并同步监测崖体稳定与波浪越顶。
结论部分翻译
本研究通过二维水动力建模、地形融合、暴露制图与SLR情景,评估Sidi Moussa–Salé风暴型海洋洪水。历史事件显示2014淹没大于2017,差异来自强迫与地形共振;城市用地占研究区约61.59%,滨海路、商业与公共资产位于高暴露带。未来在RCP8.5–2100下淹没足迹较2017基线接近翻倍,证实海平面上升会重塑城市悬崖岸线灾害边界。成果属站点尺度条件性 hazard assessment,需后续以实测洪痕、参数敏感性与资产脆弱性分析补强,方可支撑确定性规划。
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