《Sustainability》：Coastal Flood Inundation and Exposure Assessment in the Caribbean Under Historical and Future High-Emission Scenarios
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为支持小岛屿地区的气候适应与沿海可持续规划，日益需要沿海洪水暴露指标，然而在加勒比海地区，将水动力模拟转化为空间显式暴露指标的区域尺度评估仍然有限。研究人员通过将LISFLOOD-FP模拟与定居点动态、土地覆盖变化及人口分布数据相整合，开发了一个空间显式的沿海
为支持小岛屿地区的气候适应与沿海可持续规划，日益需要沿海洪水暴露指标，然而在加勒比海地区，将水动力模拟转化为空间显式暴露指标的区域尺度评估仍然有限。研究人员通过将LISFLOOD-FP模拟与定居点动态、土地覆盖变化及人口分布数据相整合，开发了一个空间显式的沿海洪水暴露框架。在基线（1985–2014）和SSP5-8.5（2015–2050）百年一遇极端海平面条件下模拟了沿海淹没，并将其与土地覆盖、定居点和WorldPop数据叠加，以评估加勒比海岛系统内的土地覆盖、定居点和人口暴露。结果表明，相对于基线，SSP5-8.5普遍增加了沿海淹没范围，尽管大范围区域格局保持相似。拥有广阔低洼沿海平原的大岛屿显示出更大的绝对淹没，而由于土地面积有限和沿海定居点集中，几个较小岛屿表现出更高的比例暴露。湿地构成了暴露的陆地土地覆盖的最大份额，而建设用地显示出不断增加的暴露。这些发现表明，加勒比海未来的沿海洪水暴露是由不断增加的危害强度和洪泛沿海地区持续的人类集中共同塑造的。由于建模框架未明确表示波浪爬高/冲刷、复合洪水或沿海防御，结果被解释为区域尺度的筛选指标，而不是局部校准的洪水风险估计。
沿海洪水已成为影响全球低洼沿海地区最严重的气候相关灾害之一，由海平面上升、极端天气事件和人类活动增加共同驱动。小岛屿发展中国家（SIDS，指面临特殊社会经济发展和环境挑战的低海拔小型国家）因其有限的土地面积、低平均海拔以及人口和经济活动高度集中在沿海地区而尤为脆弱。加勒比海地区由热带大西洋众多岛屿国家和沿海领土组成，是这种脆弱性的典型代表。沿海洪水风险不仅由灾害强度的增加所驱动，还受到长期土地覆盖变化、定居点扩张以及人类系统日益增加的暴露的影响。然而，现有的加勒比海沿海洪水研究存在几方面局限：许多评估依赖简化的静态淹没方法，如浴缸法（一种仅基于高程阈值估算淹没范围的静态方法），无法充分表示水流路径、表面摩擦和洪水持续时间等动态过程；区域尺度水动力模型的应用有限；且当前研究在洪水危害与土地覆盖及定居点动态的整合方面存在不足。因此，开展这项研究旨在填补加勒比海区域沿海洪水淹没与暴露评估的空白，理解这些过程在区域风险和适应规划中的相互作用。
研究人员开展了一项空间显式的沿海洪水与暴露评估，将二维水动力洪水模型与高分辨率高程、土地覆盖、定居点和人口数据集相耦合。研究模拟了加勒比海地区在基线（1985–2014年）和SSP5-8.5（2015–2050年，一种高排放的共享社会经济路径情景）下百年一遇的沿海洪水淹没。结论指出，未来加勒比海沿海洪水暴露不仅受灾害强度增加的影响，更与人类在易灾沿海区的持续集中密切相关。该研究为数据有限的岛屿背景提供了区域尺度评估，强调了淹没和暴露模式的空间异质性，以及土地覆盖和定居点动态在塑造未来暴露中的重要性。该论文发表在《Sustainability》上，为沿海适应和土地利用规划提供了关键科学依据，突出了在风险敏感区控制住房和人口进一步集中的必要性。
研究人员主要采用了基于简化浅水方程（描述流体运动的一组偏微分方程）的二维栅格水动力模型LISFLOOD-FP（一种基于栅格的二维水动力模型）进行沿海洪水传播与淹没模拟。样本队列来源覆盖加勒比海岛屿国家及领土。模型输入数据包括来自哥白尼全球数字高程模型（COP-DEM GLO-90，提供地表高程数据）的高程数据、基于GLC_FCS30D的年度土地覆盖图、来自World Settlement Footprint-Evolution（WSF-Evolution，反映人类定居点时空分布的数据集）的定居点数据以及来自WorldPop（提供全球高分辨率人口分布格网数据的数据集）的人口分布数据。研究区域的沿海边界条件由哥白尼气候变化服务（C3S，提供气候数据的服务机构）提供的百年一遇极端总水位指标驱动。研究采用固定的淹没掩码，通过空间叠加分析量化不同情景下土地覆盖、定居点和人口暴露，并进行了目标敏感性分析。
基准测试与空间合理性结果
通过将模拟结果与独立参考数据集进行空间比较，发现局部空间一致性有限。目标敏感性实验表明，区域淹没和暴露估计的绝对量级对建模假设较为敏感，而广泛的国家级暴露模式相对稳定。因此，结果被解释为区域尺度的筛选和比较指标。
加勒比海沿海洪水模拟
模拟显示沿海洪水淹没呈现明显的带状分布，主要集中在岛屿边缘和低洼沿海区。在SSP5-8.5情景下，淹没范围较基线显著扩大。低海拔平台型岛屿经历广泛且连续的淹没；而地形多样的大岛淹没主要局限于沿海线状地带和局部海湾；中小型岛屿则呈现碎片化或近环形淹没。沿海淹没面积（CIA，指洪泛区内非开阔水域陆地的总面积）指标揭示了显著的空间差异，巴哈马和古巴的绝对淹没范围最大，而小岛屿因土地有限面临较高的比例暴露。
特定土地覆盖的沿海洪水暴露
土地覆盖特定淹没面积（LIA，指特定土地覆盖类别在洪泛区内的面积）显示，在SSP5-8.5情景下，所有陆地土地覆盖类别的淹没面积均大于基线情景。湿地是暴露陆地土地覆盖的主要组成部分。建设用地暴露（BUE，指洪泛区内的建设用地面积）呈增加趋势，表明发达沿海地区与模拟洪泛区的重叠日益增加。
定居点和人口暴露
定居点暴露在加勒比海地区存在显著空间变异，且在中等和高危害区受影响最严重。人口暴露主要集中在古巴、海地、牙买加等人口众多地区。在2030年，SSP5-8.5情景导致暴露人口比基线增加约20万。这表明更强的沿海洪水主要增加了现有沿海定居点模式内的暴露，而非产生全新的区域暴露配置。
总结讨论部分
研究结果强调，未来暴露与低洼沿海区定居点、基础设施和人类活动的持续性密切相关。由于加勒比海地区沿海洪水防护标准难以一致评估，结果应主要解释为在建模灾害条件下的潜在暴露模式。研究存在一定局限性，如未量化洪水更广泛后果、未明确表示波浪爬高和复合洪水，以及数字表面模型（DSM，包含地表植被和建筑物的高程模型）带来的高程不确定性。垂直参考扰动实验表明，绝对淹没深度和地方边界存在较大不确定性，但主要区域暴露热点受影响较小。研究结论部分翻译如下：在SSP5-8.5情景下，加勒比海模拟陆地沿海淹没较基线有所增加。巴哈马和古巴绝对淹没范围最大，小岛比例暴露较高。2022年，湿地占基线陆地土地覆盖暴露的76.8%，建设用地占1.51%。2030年人口暴露在基线条件下约为102万人，在SSP5-8.5下为122万人。敏感性实验表明绝对暴露量级取决于建模假设，而国家级排序相对稳定。这些结论描述了在简化的、防御中立的建模框架下的区域尺度潜在暴露模式，不应被解释为局部校准的洪水风险估计或残余风险估计。
